Θερμικός σχεδιασμός τροφοδοσίας
Το θερμικό πρόβλημα της μονάδας ισχύος θα βλάψει σοβαρά την αξιοπιστία της μονάδας και το ποσοστό αστοχίας του προϊόντος θα αυξηθεί εκθετικά. Τι πρέπει να κάνω εάν η μονάδα τροφοδοσίας θερμαίνεται; Από την άποψη του θερμικού σχεδιασμού της μονάδας, αυτό το άρθρο σας εισάγει σε διάφορες λύσεις σχεδίασης και εφαρμογής τροφοδοτικού υψηλής αξιοπιστίας και άνοδο χαμηλής θερμοκρασίας.
Η υψηλή θερμοκρασία έχει μεγάλη επίδραση στην αξιοπιστία των μονάδων ισχύος με υψηλή πυκνότητα ισχύος. Η υψηλή θερμοκρασία θα προκαλέσει μείωση της διάρκειας ζωής των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών, τα χαρακτηριστικά μόνωσης των επισμαλτωμένων καλωδίων μετασχηματιστή, ζημιά στο τρανζίστορ, θερμική γήρανση του υλικού, ρωγμές συγκόλλησης σε χαμηλό σημείο τήξης, πτώση των αρμών συγκόλλησης και αύξηση της μηχανικής καταπόνησης μεταξύ των συσκευών. Οι στατιστικές δείχνουν ότι για κάθε αύξηση 2°C στη θερμοκρασία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, η αξιοπιστία μειώνεται κατά 10%.
Πώς να σχεδιάσετε τις θερμικές λύσεις;
Μειώστε τις απώλειες από τη δομή και τα εξαρτήματα του κυκλώματος: όπως η υιοθέτηση καλύτερων μεθόδων και τεχνολογιών ελέγχου, τεχνολογία soft-switching υψηλής συχνότητας, τεχνολογία ελέγχου μετατόπισης φάσης, τεχνολογία σύγχρονης ανόρθωσης κ.λπ., εκτός από την επιλογή εξαρτημάτων χαμηλής κατανάλωσης για τη μείωση του αριθμός εξαρτημάτων θέρμανσης, Αυξήστε το πλάτος της παχιά τυπωμένης γραμμής για να βελτιώσετε την απόδοση της τροφοδοσίας.
Η συσκευασία των εξαρτημάτων έχει μεγάλη επίδραση στην αύξηση της θερμοκρασίας των εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, λόγω της διαφοράς στην τεχνολογία, ο συσκευασμένος σωλήνας MOS DFN είναι ευκολότερος να διαχέει τη θερμότητα από τον συσκευασμένο σωλήνα MOS DPAK (TO252). Υπό τις ίδιες συνθήκες απώλειας, η άνοδος της θερμοκρασίας του πρώτου θα είναι σχετικά μικρή. Γενικά, όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση της συσκευασίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ονομαστική ισχύς και υπό τις ίδιες συνθήκες απώλειας, η αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας θα είναι μικρότερη.
Μερικές φορές, οι παράμετροι και η απόδοση του κυκλώματος φαίνεται να είναι φυσιολογικές, αλλά στην πραγματικότητα κρύβονται μεγάλα προβλήματα. Όπως φαίνεται στο σχήμα 3, δεν υπάρχει πρόβλημα με τη βασική απόδοση ενός συγκεκριμένου κυκλώματος, αλλά σε θερμοκρασία δωματίου, η θερμοκρασία επιφάνειας της αντίστασης οδήγησης του σωλήνα MOS έφτασε τους 95,2°C όταν μετρήθηκε με υπέρυθρη θερμική απεικόνιση. Σε περιβάλλον μακροχρόνιας εργασίας ή υψηλής θερμοκρασίας, τα προβλήματα εξάντλησης αντίστασης και ζημιάς της μονάδας είναι πολύ εύκολο να προκύψουν. Ρυθμίζοντας τις παραμέτρους του κυκλώματος, μειώνεται η ωμική απώλεια θερμότητας της αντίστασης και η συσκευασία της αντίστασης αλλάζει από 0603 σε 0805, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη θερμοκρασία της επιφάνειας.
Σχεδιασμός PCB βελτιστοποιημένος θερμικός σχεδιασμός
Η περιοχή του χάλκινου δέρματος του PCB, το πάχος του χάλκινου δέρματος, το υλικό της πλακέτας και ο αριθμός των στρωμάτων PCB επηρεάζουν τη διάχυση θερμότητας της μονάδας. Η συνήθως χρησιμοποιούμενη πλακέτα FR4 (εποξειδική ρητίνη) είναι ένα υλικό καλής θερμικής αγωγιμότητας και η θερμότητα των εξαρτημάτων στο PCB μπορεί να διαχέεται μέσω του PCB. Σε ειδικές εφαρμογές υπάρχουν και πλάκες με χαμηλότερη θερμική αντίσταση όπως υποστρώματα αλουμινίου ή κεραμικά υποστρώματα.
Η διάταξη και η δρομολόγηση του PCB θα πρέπει επίσης να λαμβάνουν υπόψη τη διάχυση θερμότητας της μονάδας:
Τα εξαρτήματα με μεγάλη παραγωγή θερμότητας θα πρέπει να αποφεύγουν τη διάταξη στοίβαξης και να προσπαθούν να διατηρούν τη θερμότητα ομοιόμορφα κατανεμημένη στην πλακέτα.
Τα ευαίσθητα στη θερμότητα εξαρτήματα θα πρέπει να φυλάσσονται μακριά από πηγές θερμότητας ιδίως.
Χρησιμοποιήστε PCB πολλαπλών στρώσεων όταν είναι απαραίτητο.
Το πίσω μέρος του στοιχείου ισχύος είναι επικαλυμμένο με ένα χάλκινο επίπεδο για να διαχέει τη θερμότητα και χρησιμοποιεί"hot holes" για τη μεταφορά θερμότητας από τη μια πλευρά του PCB στην άλλη.
Χρησιμοποιήστε πιο αποτελεσματική τεχνολογία απαγωγής θερμότητας: χρησιμοποιήστε τεχνολογία αγωγιμότητας, ακτινοβολίας και μεταφοράς για τη μεταφορά θερμότητας, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης θερμαντικών σωμάτων, ψύξης αέρα (φυσική μεταφορά και εξαναγκασμένη ψύξη αέρα), υγρής ψύξης (νερό, λάδι), θερμοηλεκτρική ψύξη, σωλήνες θερμότητας, και τα λοιπά. .
Στον θερμικό σχεδιασμό, πρέπει επίσης να προσέξετε:
Για μονάδες ισχύος με είσοδο ευρείας τάσης, τα σημεία θέρμανσης και η κατανομή θερμότητας της εισόδου υψηλής τάσης και της εισόδου χαμηλής τάσης είναι τελείως διαφορετικά και απαιτείται συνολική αξιολόγηση. Το σημείο θέρμανσης και η κατανομή θερμότητας κατά την προστασία από βραχυκύκλωμα θα πρέπει επίσης να αξιολογηθούν.
Στις μονάδες ισχύος για γλάστρα, η κόλλα για γλάστρα είναι ένα υλικό με καλή θερμική αγωγιμότητα. Η αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας των εσωτερικών εξαρτημάτων της μονάδας θα μειωθεί περαιτέρω.
Εκτός από τις προαναφερθείσες τεχνικές θερμικού σχεδιασμού τροφοδοσίας ρεύματος, μπορούν επίσης να επιλεγούν απευθείας απομονωμένες μονάδες ισχύος DC-DC υψηλής απόδοσης, οι οποίες μπορούν γρήγορα να παρέχουν μια εξαιρετικά αξιόπιστη λύση απομόνωσης τροφοδοσίας για το σύστημα. Με βάση τη συσσώρευση σχεδόν 20 ετών εμπειρίας σχεδιασμού τροφοδοτικού, η ZHIYUAN Electronics ανέπτυξε και σχεδίασε ανεξάρτητα IC τροφοδοσίας για τη δημιουργία της σειράς P βελτιστοποιημένων τροφοδοτικών σταθερής τάσης DC-DC για όλες τις συνθήκες εργασίας για να καλύψει τις ανάγκες όλων των εργαζομένων συνθήκες και παρέχει στους χρήστες σταθερό και υψηλής ποιότητας σχέδιο λύσεων παροχής ρεύματος. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές λύσεις, το αυτόνομο IC τροφοδοσίας της ZHIYUAN Electronics ενσωματώνει λειτουργίες προστασίας, όπως προστασία από βραχυκύκλωμα και προστασία από υπερβολική θερμοκρασία. Έχει υψηλότερη ολοκλήρωση και αξιοπιστία, εξασφαλίζοντας υψηλή απόδοση και σταθερή παροχή ρεύματος κάτω από όλες τις συνθήκες εργασίας και μπορεί να παρέχει στους χρήστες I/O και επικοινωνία. Εφαρμογές όπως η απομόνωση παρέχουν τυπικές και αξιόπιστες λύσεις τροφοδοσίας.
