電源模塊熱能從高溫區(qū)傳遞到低溫區(qū)的基本方式有三種:輻射、傳導(dǎo)和對流。
acdc電源模塊輻射:不同溫度的兩個(gè)物體間熱量的電磁傳遞。
dcdc電源模塊傳導(dǎo):熱量通過固體介質(zhì)的傳遞。比如外殼、接觸面、導(dǎo)線等。
對流:熱量通過流體介質(zhì)(空氣)的傳遞。
在實(shí)際應(yīng)用中這三種熱量傳遞方式有不同程度的作用。在大部分應(yīng)用中對流是最主要的熱量傳遞方式,若再加上另外兩種散熱方式,效果更佳。但在某些情況下,這兩種方式也可能帶來反效果。
1、輻射散熱
當(dāng)兩個(gè)不同溫度的介面相對時(shí),將產(chǎn)生熱量的連續(xù)輻射傳遞。輻射對個(gè)別物體溫度的最終影響決定于許多因素:各部件溫度差、有關(guān)部件方位、部件表面光潔度以及彼此的間隔等。由于很難把這些因素量化,再加上周圍環(huán)境本身的輻射式能量交換的影響,所以計(jì)算輻射對溫度的影響很復(fù)雜而且很難精確。 電源變換器模塊實(shí)際應(yīng)用中,不可能單依靠輻射式散熱作為轉(zhuǎn)換器的冷卻方法。在大部分情況下,輻射只能散去總熱量的10%或以下,因此輻射散熱通常只能作為主要散熱方式外的一種輔助手段,在做熱設(shè)計(jì)時(shí)通常也不考慮它對電源模塊溫度的影響。在實(shí)際應(yīng)用中,通常變換器模塊的溫度都高于環(huán)境溫度,因此輻射能量傳遞有助于散熱。但是在某些情況下,模塊附近一些熱源(功率器件板,大功率電阻等)的溫度比電源模塊的溫度高,這些物體的熱輻射反而將會(huì)使模塊溫度升高.在散熱設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)熱輻射可能產(chǎn)生的影響,合理安排變換器模塊周圍元件的相對位置。當(dāng)發(fā)熱元件靠近變換器模塊時(shí),為了減弱輻射加熱效應(yīng),在模塊和發(fā)熱元件之間應(yīng)插入隔熱板細(xì)薄的鰭片。
2、傳導(dǎo)散熱
在許多應(yīng)用中電源模塊基板上的熱量要經(jīng)導(dǎo)熱元件傳導(dǎo)到較遠(yuǎn)的散熱面上。這是一種有效的電源模塊散熱方式,可以在有效的空間內(nèi)進(jìn)行熱能的散發(fā),保證器件的正常工作。這樣電源模塊基板的溫度將等于散熱面的溫度、導(dǎo)熱元件的溫升及兩接觸面的溫升之和。導(dǎo)熱元件的熱阻與其長度L成正比,與其截面積及導(dǎo)熱率反比,選用適當(dāng)?shù)牟牧虾徒孛娣e,也可以減小導(dǎo)熱元件的熱阻。在安裝空間和成本都允許的條件下,應(yīng)選用熱阻值最小的散熱器。電源模塊基板溫度略微降低一點(diǎn),平均無故障時(shí)間(MTBF)就會(huì)顯著提高,穩(wěn)定性更加好,其壽命也會(huì)相應(yīng)得到一定的保證。 散熱片的制造材料是影響效能的重要因素,選擇時(shí)必須加以注意。在大部分應(yīng)用中,電源模塊產(chǎn)生的熱量將從基板傳導(dǎo)到散熱器或?qū)嵩稀5窃陔娫茨K基板和導(dǎo)熱元件之間的接觸面上將產(chǎn)生溫度差,這種溫度差必須加以控制, 熱阻串聯(lián)在散熱回路中,基板的溫度應(yīng)為接觸面的溫升和導(dǎo)熱元件的溫度之和。如果不加控制,接觸面的溫升會(huì)特別明顯的。接觸面的面積應(yīng)盡可能大一些,并且接觸面的平滑度應(yīng)當(dāng)在5密耳(0.005英寸)以內(nèi)。為了消除表面的凹凸不平,在接觸面上應(yīng)填充導(dǎo)熱膠或?qū)釅|。采取適當(dāng)?shù)拇胧┖螅佑|面的熱阻可降到0.1℃/W以下。只有降低散熱熱阻(RTH)或降低功耗(Ploss)才能降低溫升,增加電源的最大輸出功率跟應(yīng)用環(huán)境溫度有關(guān),影響參數(shù)包括損耗功率、熱阻和最高電源殼溫。效率高和散熱較佳的電源溫升會(huì)較低。在標(biāo)稱功率輸出時(shí),它們的可用溫度會(huì)有余量。效率較低或散熱較差的電源溫升會(huì)較高。它們需要風(fēng)冷或降額使用.
電源模塊熱能從高溫區(qū)傳遞到低溫區(qū)的基本方式有三種:輻射、傳導(dǎo)和對流。
輻射:不同溫度的兩個(gè)物體間熱量的電磁傳遞。
傳導(dǎo):熱量通過固體介質(zhì)的傳遞。比如外殼、接觸面、導(dǎo)線等。
對流:熱量通過流體介質(zhì)(空氣)的傳遞。
在實(shí)際應(yīng)用中這三種熱量傳遞方式有不同程度的作用。在大部分應(yīng)用中對流是最主要的熱量傳遞方式,若再加上另外兩種散熱方式,效果更佳。但在某些情況下,這兩種方式也可能帶來反效果。
4、對流散熱
對流散熱是電源變換器常用的散熱方法,對流通常分為自然對流和強(qiáng)制對流兩種。熱量從發(fā)熱物體表面?zhèn)鬟f到溫度較低的周圍靜止的空氣中,稱為自然對流;熱量從發(fā)熱物體表面?zhèn)鬟f到流動(dòng)的空氣中,稱為強(qiáng)制對流。自然對流的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)行、不需要風(fēng)扇、成本較低、散熱的可靠性高。但是與強(qiáng)制對流相比,為了達(dá)到相同的基板溫度,所需散熱器的體積較大。自然對流時(shí)散熱器的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):通常散熱器都只給出垂直散熱片的參數(shù)。水平散熱片散熱效果較差。如果須水平安裝,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)卦黾由崞鞯拿娣e,也可采用強(qiáng)制對流散熱。