Virtalähteen lämpösuunnittelu

Tehomoduulin lämpöongelma heikentää vakavasti moduulin luotettavuutta ja tuotteen vikanopeus kasvaa eksponentiaalisesti. Mitä minun pitäisi tehdä, jos tehomoduuli lämpenee? Moduulilämpösuunnittelun näkökulmasta tämä artikkeli esittelee erilaisia ​​alhaisen lämpötilan nousun, erittäin luotettavia virtalähteiden suunnittelu- ja sovellusratkaisuja.

Korkealla lämpötilalla on suuri vaikutus korkean tehotiheyden omaavien tehomoduulien luotettavuuteen. Korkea lämpötila lyhentää elektrolyyttikondensaattorien käyttöikää, lyhentää muuntajan emaloitujen johtojen eristysominaisuuksia, transistorivaurioita, materiaalin lämpövanhenemista, matalan sulamispisteen hitsaushalkeamia, juotosliitosten irtoamista ja laitteiden välistä mekaanista rasitusta. Tilastot osoittavat, että jokaista 2°C elektronisten komponenttien lämpötilan nousua kohden luotettavuus laskee 10 %.

Kuinka suunnitella lämpöratkaisut?

Vähennä piirin rakenteesta ja komponenteista aiheutuvia häviöitä: esimerkiksi ottamalla käyttöön parempia ohjausmenetelmiä ja -tekniikoita, korkeataajuista pehmeäkytkentätekniikkaa, vaihesiirtotekniikkaa, synkronista tasasuuntaustekniikkaa jne., sen lisäksi, että valitset pienitehoiset komponentit vähentämään tehoa. lämmityskomponenttien lukumäärä, lisää paksun painetun viivan leveyttä tehonsyötön tehokkuuden parantamiseksi;

Komponenttien pakkaamisella on suuri vaikutus komponenttien lämpötilan nousuun. Esimerkiksi DFN-pakattu MOS-putki on tekniikan eron vuoksi helpompi haihduttaa lämpöä kuin DPAK (TO252) -pakattu MOS-putki. Samoissa häviöolosuhteissa edellisen lämpötilan nousu on suhteellisen pientä. Yleensä mitä suurempi pakkauksen vastus on, sitä suurempi on nimellisteho, ja samoissa häviöolosuhteissa pintalämpötilan nousu on pienempi.

Joskus piiriparametrit ja suorituskyky näyttävät olevan normaaleja, mutta itse asiassa piilossa on suuria ongelmia. Kuten kuvasta 3 näkyy, tietyn piirin perussuorituskyvyssä ei ole ongelmaa, mutta huoneenlämmössä MOS-putken ohjausvastuksen pintalämpötila saavutti 95,2°C infrapunalämpökameralla mitattuna. Pitkäaikaisessa työssä tai korkean lämpötilan ympäristössä vastuspalamisen ja moduulivaurioiden ongelmat ovat erittäin helppoja ilmaantua. Piiriparametreja säätämällä vastuksen ohminen lämpöhäviö vähenee ja vastuspaketti muutetaan arvosta 0603 arvoon 0805, mikä laskee pinnan lämpötilaa huomattavasti.

PCB-suunnittelun optimoitu lämpösuunnittelu

Piirilevyn kuparikuoren pinta-ala, kuparipinnan paksuus, levyn materiaali ja piirilevykerrosten lukumäärä vaikuttavat kaikki moduulin lämmönpoistoon. Yleisesti käytetty levy FR4 (epoksihartsi) on hyvä lämmönjohtava materiaali, ja piirilevyn komponenttien lämpö voidaan haihduttaa piirilevyn läpi. Erikoissovelluksissa on myös levyjä, joiden lämpövastus on pienempi, kuten alumiinisubstraatit tai keraamiset alustat.

Piirilevyn asettelussa ja reitityksessä tulee ottaa huomioon myös moduulin lämmönpoisto:

Komponenttien, joilla on suuri lämmöntuotto, tulisi välttää pinoamista ja pyrkiä pitämään lämpö tasaisesti jakautuneena levylle;

Lämmölle herkät komponentit tulee pitää erityisesti poissa lämmönlähteistä;

Käytä monikerroksista piirilevyä tarvittaessa;

Tehoelementin takaosa on päällystetty kuparitasolla lämmön haihduttamiseksi ja käyttää"kuumia reikiä" siirtää lämpöä piirilevyn toiselta puolelta toiselle.

Käytä tehokkaampaa lämmönpoistotekniikkaa: käytä johtumis-, säteily- ja konvektiotekniikkaa lämmön siirtämiseen, mukaan lukien lämpöpatterien käyttö, ilmajäähdytys (luonnollinen konvektio ja pakotettu ilmajäähdytys), nestejäähdytys (vesi, öljy), lämpösähköinen jäähdytys, lämpöputket, jne. .

Lämpösuunnittelussa sinun on myös kiinnitettävä huomiota:

Laajajännitetulolla varustetuissa tehomoduuleissa suurjännitetulon ja pienjännitetulon lämmityspisteet ja lämmönjako ovat täysin erilaisia, ja tarvitaan kattava arviointi. Lämpöpiste ja lämmön jakautuminen oikosulkusuojauksen aikana tulee myös arvioida;

Valtaustehomoduuleissa ruukkuliima on materiaali, jolla on hyvä lämmönjohtavuus. Moduulin sisäosien pintalämpötilan nousua vähennetään entisestään.

Edellä mainittujen teholähteen lämpösuunnittelutekniikoiden lisäksi voidaan suoraan valita myös tehokkaita eristettyjä DC-DC tehomoduuleja, jotka voivat tarjota nopeasti erittäin luotettavan teholähteen eristysratkaisun järjestelmään. Perustuen lähes 20 vuoden teholähteiden suunnittelukokemukseen, ZHIYUAN Electronics on itsenäisesti kehittänyt ja suunnitellut riippumattomia virtalähteen IC:itä luodakseen optimoitujen vakiojännitteisten DC-DC-virtalähteiden P-sarjan kaikkiin työolosuhteisiin vastaamaan kaikkien työtehtävien tarpeita. olosuhteet ja tarjota käyttäjille vakaa ja laadukas virtalähderatkaisusuunnitelma. Perinteisiin ratkaisuihin verrattuna ZHIYUAN Electronicsin autonominen virtalähde IC integroi suojatoiminnot, kuten oikosulkusuojauksen ja ylikuumenemissuojan. Siinä on korkeampi integraatio ja luotettavuus, mikä varmistaa tehokkaan ja vakaan virransyötön kaikissa työolosuhteissa, ja se voi tarjota käyttäjille I/O- ja viestintäyhteyden. Eristyksen kaltaiset sovellukset tarjoavat vakiomuotoisia ja luotettavia virtalähderatkaisuja.