Toiteallika termiline disain

Toitemooduli termiline probleem kahjustab tõsiselt mooduli töökindlust ja toote rikete määr suureneb plahvatuslikult. Mida teha, kui toitemoodul kuumeneb? Moodulite soojusdisaini vaatenurgast tutvustab see artikkel teile erinevaid madala temperatuuri tõusu, kõrge töökindlusega toiteallika projekteerimis- ja rakenduslahendusi.

Kõrgel temperatuuril on suur mõju suure võimsustihedusega toitemoodulite töökindlusele. Kõrge temperatuur põhjustab elektrolüütkondensaatorite eluea lühenemist, trafo emailitud juhtmete isolatsiooniomadused, transistori kahjustused, materjali termiline vananemine, madala sulamistemperatuuriga keevisõmbluste pragunemine, jooteühenduste mahakukkumine ja seadmetevahelise mehaanilise pinge suurenemine. Statistika näitab, et iga 2°C elektroonikakomponentide temperatuuri tõusuga väheneb töökindlus 10%.

Kuidas kujundada soojuslahendusi?

Vähendage vooluringi struktuurist ja komponentidest tulenevaid kadusid: nt paremate juhtimismeetodite ja -tehnoloogiate, kõrgsagedusliku pehme lülitustehnoloogia, faasinihke juhtimistehnoloogia, sünkroonse alaldi tehnoloogia jne kasutuselevõtt, lisaks väikese võimsusega komponentide valimine, et vähendada võimsust. küttekomponentide arv, suurendage paksu trükitud joone laiust, et parandada toiteallika efektiivsust;

Komponentide pakendamisel on suur mõju komponentide temperatuuri tõusule. Näiteks tehnoloogia erinevuse tõttu on DFN-i pakitud MOS-toru soojust kergem hajutada kui DPAK-i (TO252) pakitud MOS-toru. Samade kadude tingimustes on esimese temperatuuri tõus suhteliselt väike. Üldiselt, mida suurem on pakendi takistus, seda suurem on nimivõimsus ja samade kadude tingimustes on pinnatemperatuuri tõus väiksem.

Mõnikord tunduvad ahela parameetrid ja jõudlus normaalsed, kuid tegelikult on peidetud suured probleemid. Nagu on näidatud joonisel 3, siis teatud vooluringi põhijõudlusega probleemi pole, kuid toatemperatuuril ulatus MOS-toru juhttakisti pinnatemperatuur infrapuna termokaameraga mõõdetuna 95,2°C-ni. Pikaajalise töö või kõrge temperatuuriga keskkonnas on takistuse läbipõlemise ja mooduli kahjustuste probleemid väga lihtsad. Ahela parameetrite reguleerimisega vähendatakse takisti oomilist soojuskadu ja takistipakett muudetakse 0603-lt 0805-le, mis vähendab oluliselt pinna temperatuuri.

PCB disaini optimeeritud termiline disain

PCB vaskkihi pindala, vaskkihi paksus, plaadi materjal ja PCB kihtide arv mõjutavad kõik mooduli soojuse hajumist. Tavaliselt kasutatav plaat FR4 (epoksüvaik) on hea soojusjuhtivusega materjal ja PCB komponentide soojust saab PCB kaudu hajutada. Erirakendustes on ka madalama soojustakistusega plaate, näiteks alumiiniumist või keraamilisest aluspinnast.

PCB paigutus ja marsruut peaks arvestama ka mooduli soojuse hajumist:

Suure soojuse tootmisega komponendid peaksid vältima virnastamise paigutust ja püüdma hoida soojust plaadil ühtlaselt jaotunud;

Kuumatundlikud komponendid tuleks hoida eelkõige soojusallikatest eemal;

Vajadusel kasutage mitmekihilist PCB-d;

Jõuelemendi tagakülg on kaetud vasest tasapinnaga, et hajutada soojust ja kasutada"kuumad augud" soojuse ülekandmiseks PCB ühelt küljelt teisele.

Kasutage tõhusamat soojuse hajumise tehnoloogiat: kasutage soojuse ülekandmiseks juhtivus-, kiirgus- ja konvektsioonitehnoloogiat, sealhulgas radiaatorite kasutamist, õhkjahutust (looduslik konvektsioon ja sundõhkjahutus), vedelikjahutust (vesi, õli), termoelektrilist jahutust, soojustorusid, jne. .

Soojusprojekteerimisel peate tähelepanu pöörama ka:

Lai pingesisendiga toitemoodulite puhul on kõrgepingesisendi ja madalpingesisendi küttepunktid ja soojusjaotus täiesti erinevad ning vajalik on igakülgne hindamine. Samuti tuleks hinnata küttepunkti ja soojusjaotust lühisekaitse ajal;

Potijõumoodulites on potiliim hea soojusjuhtivusega materjal. Mooduli sisemiste komponentide pinnatemperatuuri tõus väheneb veelgi.

Lisaks ülalmainitud toiteploki termilise projekteerimise tehnikatele saab otse valida ka suure jõudlusega isoleeritud alalis-alalisvoolu toitemooduleid, mis suudavad kiiresti pakkuda süsteemile väga töökindla toiteallika isolatsioonilahenduse. Tuginedes peaaegu 20-aastasele toiteallika projekteerimise kogemusele, on ZHIYUAN Electronics iseseisvalt välja töötanud ja kavandanud sõltumatud toiteallika IC-d, et luua optimeeritud alalispinge alalis-alalisvoolu toiteallikate P-seeria kõigi töötingimuste jaoks, et rahuldada kõigi töötingimuste vajadusi. tingimused ja pakkuda kasutajatele stabiilset ja kvaliteetset toitelahenduste plaani. Võrreldes traditsiooniliste lahendustega integreerib ZHIYUAN Electronicsi autonoomne toiteallika IC kaitsefunktsioone, nagu lühisekaitse ja ülekuumenemise kaitse. Sellel on suurem integreeritus ja töökindlus, tagades kõrge efektiivsuse ja stabiilse toiteallika kõikides töötingimustes ning see võib pakkuda kasutajatele I/O-d ja sidet. Sellised rakendused nagu isolatsioon pakuvad standardseid ja usaldusväärseid toiteallikalahendusi.