以小体积著称的模块电源,正朝着低电压输入、大电流输出,以及大的功率密度方向开展。可是,高集成度、高功率密度会使得其单位体积上的温升越来越成为影响体系牢靠作业、功能提高的最大妨碍。统计资料标明,电子元器材温度每升高2℃,其牢靠性下降10%,温升50℃时的寿数只要温升25℃时的1/6。所以热规划的意图便是要及时地排出热量,并使产品的温度处于一个合理的水平,确保元器材的热应力在最坏的环境温度条件下仍然不会超出规定值。关于十分垂青牢靠性的模块电源来说,热处理在其规划中已经是必不可少的一环。
热量的发生
想要讨论热规划办法,首先要清楚模块电源温升是怎么发生的。依据能量守恒规律,电源的输入总功率应该等于其输出的总功率,也即能量转化功率(η)恒为100%,可是实践的状况是转化功率(η=1-Ploss/Ptotal)都是小于100%的,也便是说会有一部分能量(Ploss)丢失掉。那么丢失的这一部分能量耗费在哪里了?除了很小的一部分变成电磁波向空中散播外,其他的都变成了热能,促使其温度提高。过高的温度会使电源设备内部元器材失效,整个设备的牢靠性下降。
联络丢失功率与热量的参数是热阻(thermal resistance),它被界说为发热器材向周围热开释的“阻力”,正是因为这种“阻力”的存在,使得热门(hot points)和四周发生了必定的温差,就像电流流过电阻会发生电压降相同。不同的原料的热阻是不相同的,热阻越小,散热就越强,其单位为℃/W。
热量发生的处理
1 建模剖析法
从上面的剖析咱们能够得到核算温升的榜首种办法:别离树立各部分元器材的丢失功率和热阻的模型,然后依据下面的公式求出该功率器材的温增值。
核算温升的一个根本表达式:
ΔΤ=RthJ-X·Рloss (1)
其间,ΔΤ=温度差值或许温升;RthJ-X =功率器材从结点到X的热阻。
能够看出:已然元器材的损耗功率是发生热量的根本原因,那么找出各个功率器材的损耗就成了处理热处理的要害。现在以金升阳公司的一个12W、功率为91%的产品来阐明。
关于根据PWM的自驱同步整流正激变换器,一般使用电路原理如图1所示。
各功率器材的损耗如图2所示。在图2中,Pt是原边变压器损耗;Pl是输出滤波电感的损耗;Pmos是MosFET的损耗;Pd1是整流二极管的损耗;Pd2是续流二极管的损耗;Pother是其他器材的损耗和
现在,一些半导体器材厂商都能给出比较具体的有关损耗的参数,而电源研制人员,也能在实践的工程中核算出功率器材实践的损耗,从而不断地批改这些值,使得这些元器材的损耗能十分挨近实在值。所以说要求出各功率器材在耗费必定功率发生的实践温升,现在的要害就要考虑热阻了。可是热阻的值一般会遭到以下因数的影响很大,如功率元器材的损耗,空气活动的速度、方向、扰动的等级,附近功率元器材的影响,PCB板的方向等。所以一般热丈量的条件是很严厉的。现在先看看关于一个是用于天然风冷,但四周密封且不必风机的功率元器材的热测验办法。