Reka bentuk terma bekalan kuasa

Masalah haba modul kuasa akan membahayakan kebolehpercayaan modul secara serius, dan kadar kegagalan produk akan meningkat secara eksponen. Apakah yang perlu saya lakukan jika modul kuasa menjadi panas? Dari perspektif reka bentuk terma modul, artikel ini memperkenalkan anda kepada pelbagai kenaikan suhu rendah, reka bentuk bekalan kuasa kebolehpercayaan tinggi dan penyelesaian aplikasi.

Suhu tinggi mempunyai pengaruh yang besar terhadap kebolehpercayaan modul kuasa dengan ketumpatan kuasa tinggi. Suhu tinggi akan menyebabkan hayat kapasitor elektrolitik berkurangan, ciri-ciri penebat wayar enamel pengubah, kerosakan transistor, penuaan haba bahan, retak kimpalan takat lebur yang rendah, sambungan pateri jatuh, dan tekanan mekanikal antara peranti meningkat. Statistik menunjukkan bahawa bagi setiap peningkatan 2°C dalam suhu komponen elektronik, kebolehpercayaan berkurangan sebanyak 10%.

Bagaimana untuk mereka bentuk penyelesaian terma?

Kurangkan kerugian daripada struktur dan komponen litar: seperti menggunakan kaedah dan teknologi kawalan yang lebih baik, teknologi pensuisan lembut frekuensi tinggi, teknologi kawalan peralihan fasa, teknologi pembetulan segerak, dsb., di samping memilih komponen kuasa rendah untuk mengurangkan bilangan komponen pemanasan, Tingkatkan lebar garis bercetak tebal untuk meningkatkan kecekapan bekalan kuasa;

Pembungkusan komponen mempunyai pengaruh yang besar terhadap kenaikan suhu komponen. Sebagai contoh, disebabkan oleh perbezaan teknologi, tiub MOS berpakej DFN lebih mudah untuk menghilangkan haba daripada tiub MOS berpakej DPAK (TO252). Di bawah keadaan kehilangan yang sama, kenaikan suhu bekas akan agak kecil. Secara amnya, lebih besar rintangan pakej, lebih tinggi kuasa undian, dan dalam keadaan kehilangan yang sama, kenaikan suhu permukaan akan menjadi lebih kecil.

Kadangkala, parameter dan prestasi litar kelihatan normal, tetapi sebenarnya terdapat masalah besar yang tersembunyi. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, tiada masalah dengan prestasi asas litar tertentu, tetapi pada suhu bilik, suhu permukaan perintang pemacu tiub MOS mencapai 95.2°C apabila diukur dengan pengimej haba inframerah. Di bawah kerja jangka panjang atau persekitaran suhu tinggi, masalah keletihan rintangan dan kerosakan modul sangat mudah berlaku. Dengan melaraskan parameter litar, kehilangan haba ohmik perintang dikurangkan, dan pakej perintang diubah dari 0603 ke 0805, yang sangat mengurangkan suhu permukaan.

Reka bentuk PCB reka bentuk terma yang dioptimumkan

Kawasan kulit tembaga PCB, ketebalan kulit tembaga, bahan papan, dan bilangan lapisan PCB semuanya mempengaruhi pelesapan haba modul. Papan FR4 (resin epoksi) yang biasa digunakan ialah bahan kekonduksian terma yang baik, dan haba komponen pada PCB boleh dilesapkan melalui PCB. Dalam aplikasi khas, terdapat juga plat dengan rintangan haba yang lebih rendah seperti substrat aluminium atau substrat seramik.

Susun atur dan penghalaan PCB juga harus mempertimbangkan pelesapan haba modul:

Komponen dengan penjanaan haba yang besar harus mengelakkan susun atur susun, dan cuba mengekalkan haba yang sama rata di atas papan;

Komponen sensitif haba harus dijauhkan daripada sumber haba khususnya;

Gunakan PCB berbilang lapisan apabila perlu;

Bahagian belakang elemen kuasa disalut dengan satah tembaga untuk menghilangkan haba, dan gunakan"lubang panas" untuk memindahkan haba dari satu sisi PCB ke sisi yang lain.

Gunakan teknologi pelesapan haba yang lebih berkesan: gunakan teknologi pengaliran, sinaran dan perolakan untuk memindahkan haba, termasuk penggunaan radiator, penyejukan udara (konveksi semula jadi dan penyejukan udara paksa), penyejukan cecair (air, minyak), penyejukan termoelektrik, paip haba, dan lain-lain. .

Dalam reka bentuk terma, anda juga mesti memberi perhatian kepada:

Untuk modul kuasa dengan input voltan lebar, titik pemanasan dan pengagihan haba input voltan tinggi dan input voltan rendah adalah berbeza sama sekali, dan penilaian menyeluruh diperlukan. Titik pemanasan dan pengagihan haba semasa perlindungan litar pintas juga harus dinilai;

Dalam modul kuasa pasu, gam pasu adalah bahan dengan kekonduksian terma yang baik. Kenaikan suhu permukaan komponen dalaman modul akan dikurangkan lagi.

Sebagai tambahan kepada teknik reka bentuk terma bekalan kuasa yang disebutkan di atas, modul kuasa DC-DC terpencil berprestasi tinggi juga boleh dipilih secara langsung, yang boleh dengan cepat menyediakan penyelesaian pengasingan bekalan kuasa yang sangat dipercayai untuk sistem. Berdasarkan pengumpulan pengalaman reka bentuk bekalan kuasa hampir 20 tahun, ZHIYUAN Electronics telah membangunkan dan mereka bentuk IC bekalan kuasa bebas secara bebas untuk mencipta siri P bekalan kuasa DC-DC voltan malar yang dioptimumkan untuk semua keadaan kerja bagi memenuhi keperluan semua kerja. keadaan dan menyediakan pengguna dengan pelan penyelesaian bekalan kuasa yang stabil dan berkualiti tinggi. Berbanding dengan penyelesaian tradisional, IC bekalan kuasa autonomi ZHIYUAN Electronics menyepadukan fungsi perlindungan seperti perlindungan litar pintas dan perlindungan lebih suhu. Ia mempunyai integrasi dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, memastikan kecekapan tinggi dan bekalan kuasa yang stabil di bawah semua keadaan kerja, dan boleh menyediakan pengguna dengan I/O dan komunikasi. Aplikasi seperti pengasingan menyediakan penyelesaian bekalan kuasa yang standard dan boleh dipercayai.