În contextul utilizării pe scară largă de astăzi a echipamentelor electronice, sursele de alimentare cu putere mare de comutare au devenit componente cheie.Creșterea densității puterii lor a făcut ca managementul termic să fie o sarcină de bază pentru a le asigura fiabilitatea și eficiența.Mai ales atunci când se utilizează un număr mare de dispozitive semiconductoare de mare putere, cum ar fi stive de poduri de redresare, redresoare cu curent ridicat, tranzistoare de mare putere sau tranzistoare cu efect de câmp, designul termic eficient este deosebit de important.Cantitatea mare de căldură generată de aceste dispozitive în timpul funcționării va duce la degradarea performanței dispozitivului sau chiar la o defecțiune, dacă nu este gestionată în mod corespunzător.
În proiectarea termică, relația proporțională dintre temperatură și rata de eșec este un factor cheie.Conform formulei F = AE-E/Kt (unde F este rata de eșec, A este o constantă, E este puterea, k este constanta Boltzmann, iar T este temperatura de joncțiune), se poate observa că creșterea creșteriiÎn temperatură va duce la creșterea exponențială a vitezei de eșec.Prin urmare, pentru a asigura funcționarea stabilă și fiabilitatea pe termen lung a sursei de alimentare, trebuie luate măsuri eficiente de gestionare termică.
Strategiile de rezolvare a problemelor de temperatură ridicată sunt împărțite în principal în două aspecte:
Reduceți pierderile în structura circuitului: aceasta include utilizarea unor metode și tehnologii de control mai eficiente, cum ar fi tehnologia de comutare soft de înaltă frecvență, tehnologia de control de schimbare a fazelor, tehnologia de rectificare sincronă etc.Numărul de dispozitive care generează căldură și creșterea eficienței energiei electrice prin creșterea lățimii liniilor tipărite sunt toate modalități eficiente de a reduce generarea de căldură.
Adoptați tehnologia mai eficientă de disipare a căldurii: alegerea tehnologiei de disipare a căldurii include trei metode principale: conducere, radiații și convecție.Aplicațiile specifice includ calorifere, răcire de aer (convecție naturală și răcire forțată), răcire lichidă (apă, ulei), răcire termoelectrică, conducte de căldură și alte metode.În sursele de alimentare cu putere mare de comutare, răcirea forțată a aerului, în special, a devenit principala metodă de disipare a căldurii.Prin urmare, tehnologiile pentru îmbunătățirea efectului de răcire a aerului, cum ar fi proiectarea corectă a conductelor de aer și adăugarea de spoilere în fața radiatorului pentru a introduce turbulența, sunt cruciale pentru îmbunătățirea eficienței disipației căldurii.
Mai multe metode utilizate frecvent în proiectarea termică includ, de asemenea, utilizarea chiuvetei de căldură,
Ventilatoarele de răcire, PCB-urile bazate pe metale, pasta termică, etc. În proiectarea reală, aceste metode trebuie să fie combinate în mod rezonabil și aplicate în funcție de nevoile clienților și cel mai bun raport cost-eficiență.Mai ales atunci când selectați dispozitive de disipare a căldurii, luând în considerare poziția dominantă a dispozitivelor semiconductoare în sursele de alimentare de comutare, căldura lor provine în principal din pierderile de comutare.Prin urmare, optimizarea topologiei circuitului, cum ar fi utilizarea topologiei de conversie a comutatorului zero, poate reduce eficient pierderile de comutare.Chiar și așa, utilizarea radiatoarelor este încă un mijloc important în gestionarea termică.
În plus, în aplicații practice, răcirea naturală a aerului și răcirea aerului forțat sunt cele două forme principale de disipare a căldurii.Chiuvetele naturale răcite cu aer ar trebui să fie plasate vertical pentru a facilita convecția de aer și mai multe găuri de ventilație ar trebui să fie găurite în locații adecvate de pe PCB pentru a îmbunătăți efectul de disipare a căldurii.În schimb, răcirea forțată a aerului, în special în sursele de alimentare cu putere mare de comutare, este mai frecventă și mai importantă.Prin optimizarea aspectului ventilatorului și a proiectării conductelor de aer, eficiența disipației căldurii poate fi îmbunătățită semnificativ.