Günümüzün elektronik ekipmanların yaygın kullanımı bağlamında, yüksek güçlü anahtarlama güç kaynakları temel bileşenler haline gelmiştir.Güç yoğunluklarındaki artış, termal yönetim tasarımını güvenilirliklerini ve verimliliklerini sağlamak için temel bir görev haline getirmiştir.Özellikle doğrultucu köprü yığınları, yüksek akımlı doğrultucular, yüksek güç transistörleri veya alan efekt transistörleri gibi çok sayıda yüksek güçlü yarı iletken cihaz kullanıldığında, etkili termal tasarım özellikle önemlidir.Bu cihazlar tarafından çalışma sırasında üretilen büyük miktarda ısı, uygun şekilde ele alınmazsa cihaz performansı bozulmasına ve hatta arızaya yol açacaktır.
Termal tasarımda, sıcaklık ve başarısızlık oranı arasındaki orantılı ilişki anahtar bir faktördür.F = ae-e/kt formülüne göre (f arıza oranıdır, a sabittir, e güçtür, k Boltzmann sabiti ve t bağlantı sıcaklığıdır), artışın görülebilir.sıcaklıkta arıza oranının katlanarak büyümesine yol açacaktır.Bu nedenle, anahtarlama güç kaynağının istikrarlı çalışmasını ve uzun vadeli güvenilirliğini sağlamak için etkili termal yönetim önlemleri alınmalıdır.
Yüksek sıcaklık problemlerini çözmek için stratejiler esas olarak iki yöne ayrılmıştır:
Devre yapısındaki kayıpları azaltın: Bu, yüksek frekanslı yumuşak anahtarlama teknolojisi, faz kayması kontrol teknolojisi, senkronize doğrultma teknolojisi vb.Isı üreten cihazların sayısı ve basılı çizgilerin genişliğini artırarak güç verimliliğinin arttırılması, ısı üretimini azaltmanın etkili yollarıdır.
Daha etkili ısı dağılma teknolojisini benimseyin: Isı dağılma teknolojisinin seçimi üç ana yöntem içerir: iletim, radyasyon ve konveksiyon.Spesifik uygulamalar arasında radyatörler, hava soğutma (doğal konveksiyon ve zorla hava soğutma), sıvı soğutma (su, yağ), termoelektrik soğutma, ısı boruları ve diğer yöntemler bulunur.Yüksek güçlü anahtarlama güç kaynaklarında, özellikle zorla hava soğutma, ana ısı yayma yöntemi haline gelmiştir.Bu nedenle, hava kanallarının düzgün bir şekilde tasarlanması ve türbülans katmak için radyatörün önüne spoiler eklemek gibi hava soğutma etkisini iyileştiren teknolojiler, ısı dağılma verimliliğini artırmak için çok önemlidir.
Termal tasarımda yaygın olarak kullanılan çeşitli yöntemler, ısı lavabolarının kullanımını da içerir,
Soğutma fanları, metal tabanlı PCB'ler, termal macun vb. Gerçek tasarımda, bu yöntemlerin müşteri ihtiyaçlarına ve en iyi maliyet etkinlik oranına göre makul bir şekilde birleştirilmesi ve uygulanması gerekir.Özellikle ısı yayma cihazlarını seçerken, güç kaynaklarını değiştirmede yarı iletken cihazların baskın konumu göz önüne alındığında, ısıları esas olarak anahtarlama kayıplarından gelir.Bu nedenle, sıfır anahtar dönüşüm topolojisinin kullanılması gibi devre topolojisinin optimize edilmesi, anahtarlama kayıplarını etkili bir şekilde azaltabilir.Yine de, radyatörlerin kullanımı termal yönetimde hala önemli bir araçtır.
Buna ek olarak, pratik uygulamalarda, doğal hava soğutma ve zorla hava soğutma, ısı dağılmasının iki ana şeklidir.Hava konveksiyonunu kolaylaştırmak için doğal hava soğutmalı ısı lavaboları dikey olarak yerleştirilmeli ve ısı yayılma etkisini arttırmak için PCB üzerindeki uygun yerlerde birkaç ventilasyon deliği delinmelidir.Buna karşılık, özellikle yüksek güçlü anahtarlama güç kaynaklarında zorla hava soğutması daha yaygın ve önemlidir.Fan yerleşimi ve hava kanalı tasarımını optimize ederek, ısı dağılma verimliliği önemli ölçüde geliştirilebilir.