오늘날의 전자 장비의 광범위한 사용과 관련하여 고전력 스위칭 전원 공급 장치가 핵심 구성 요소가되었습니다.전력 밀도의 증가로 인해 열 관리 설계는 신뢰성과 효율성을 보장하는 핵심 작업으로 만들었습니다.특히 정류기 브리지 스택, 고전류 정류기, 고전력 트랜지스터 또는 필드 효과 트랜지스터와 같은 다수의 고출력 반도체 장치가 사용되는 경우 효과적인 열 설계가 특히 중요합니다.작동 중에 이러한 장치에 의해 생성 된 다량의 열은 제대로 처리되지 않으면 장치 성능 저하 또는 고장으로 이어집니다.
열 설계에서 온도와 고장 속도 사이의 비례 관계가 핵심 요소입니다.공식 F = AE-E/KT (여기서 F는 실패율, A는 상수, E는 전력, K는 Boltzmann 상수, T는 접합 온도 임)에 따르면 증가 함을 알 수 있습니다.온도에서 실패율이 기하 급수적으로 증가 할 것입니다.따라서 스위칭 전원 공급 장치의 안정적인 작동 및 장기 신뢰성을 보장하기 위해 효과적인 열 관리 조치를 취해야합니다.
고온 문제를 해결하기위한 전략은 주로 두 가지 측면으로 나뉩니다.
회로 구조의 손실 감소 : 여기에는 고주파 소프트 스위칭 기술, 위상 이동 제어 기술, 동기 정류 기술 등과 같은보다 효율적인 제어 방법 및 기술 사용이 포함됩니다. 동시에 저전력 장치 선택, 감소열 발생 장치의 수와 인쇄 라인의 폭을 증가시켜 전력 효율을 높이는 것은 모두 열 생성을 줄이는 효과적인 방법입니다.
보다 효과적인 열 소산 기술 채택 : 열 소산 기술의 선택에는 전도, 방사선 및 대류의 세 가지 주요 방법이 포함됩니다.특정 응용 분야에는 라디에이터, 공기 냉각 (자연 대류 및 강제 공기 냉각), 액체 냉각 (물, 오일), 열전 냉각, 열 파이프 및 기타 방법이 포함됩니다.고출력 스위칭 전원 공급 장치에서 강제 공기 냉각은 특히 주요 열 소산 방법이되었습니다.따라서 공기 덕트를 올바르게 설계하고 라디에이터 전면에 스포일러를 추가하여 난기류를 도입하는 등 공기 냉각 효과를 개선하는 기술은 열 소산 효율을 향상시키는 데 중요합니다.
열 설계에 일반적으로 사용되는 몇 가지 방법에는 방열판 사용,
냉각 팬, 금속 기반 PCB, 열 페이스트 등. 실제 설계에서 이러한 방법은 고객 요구와 최상의 비용 효율성 비율에 따라 합리적으로 결합하고 적용해야합니다.특히 열 소실 장치를 선택할 때 전원 공급 장치를 전환 할 때 반도체 장치의 지배적 인 위치를 고려할 때 열은 주로 전환 손실에서 비롯됩니다.따라서 제로 스위치 변환 토폴로지를 사용하는 것과 같은 회로 토폴로지를 최적화하면 스위칭 손실이 효과적으로 감소 할 수 있습니다.그럼에도 불구하고 라디에이터의 사용은 여전히 열 관리에서 중요한 수단입니다.
또한 실제 응용 분야에서 천연 공기 냉각과 강제 공기 냉각은 열 소산의 두 가지 주요 형태입니다.공기 대류를 용이하게하기 위해 천연 공냉식 방열판을 수직으로 배치해야하며, 열 소산 효과를 향상시키기 위해 PCB의 적절한 위치에서 여러 환기 구멍을 뚫어야합니다.대조적으로, 특히 고출력 스위칭 전원 공급 장치에서 강제 공기 냉각은 더 일반적이며 중요합니다.팬 레이아웃 및 공기 덕트 설계를 최적화함으로써 열 소산 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.