電源の熱設計

パワーモジュールの熱的な問題は、モジュールの信頼性に深刻な悪影響を及ぼし、製品の故障率は指数関数的に増加します。 電源モジュールが熱くなった場合はどうすればよいですか？ この記事では、モジュールの熱設計の観点から、さまざまな低温上昇、高信頼性電源の設計およびアプリケーションソリューションを紹介します。

高温は、電力密度の高いパワーモジュールの信頼性に大きな影響を与えます。 高温になると、電解コンデンサの寿命が短くなり、変圧器のエナメル線の絶縁特性、トランジスタの損傷、材料の熱老化、低融点の溶接割れ、はんだ接合部の脱落、デバイス間の機械的ストレスが増加します。 統計によると、電子部品の温度が2°C上昇するごとに、信頼性は10％低下します。

サーマルソリューションを設計する方法は？

回路構造とコンポーネントからの損失を削減します。たとえば、低電力コンポーネントを選択して削減することに加えて、より優れた制御方法とテクノロジー、高周波ソフトスイッチングテクノロジー、位相シフト制御テクノロジー、同期整流テクノロジーなどを採用します。加熱コンポーネントの数、電源の効率を向上させるために太い印刷線の幅を広げます。

コンポーネントのパッケージングは​​、コンポーネントの温度上昇に大きな影響を与えます。 たとえば、技術の違いにより、DFNパッケージのMOSチューブは、DPAK（TO252）パッケージのMOSチューブよりも熱を放散しやすくなっています。 同じ損失条件の下で、前者の温度上昇は比較的小さいでしょう。 一般に、パッケージの抵抗が大きいほど定格電力が高くなり、同じ損失条件で表面温度の上昇は小さくなります。

回路のパラメータや性能は正常に見えることもありますが、実際には大きな問題が隠されています。 図3に示すように、特定の回路の基本的な性能に問題はありませんが、室温で、赤外線サーマルイメージャーで測定した場合、MOSチューブの駆動抵抗器の表面温度は95.2°Cに達しました。 長時間の作業や高温環境では、抵抗器の焼損やモジュールの損傷の問題が非常に発生しやすくなります。 回路パラメータを調整することにより、抵抗器のオーム熱損失が減少し、抵抗器パッケージが0603から0805に変更され、表面温度が大幅に低下します。

PCB設計最適化熱設計

PCBの銅スキンの面積、銅スキンの厚さ、ボードの材料、およびPCB層の数はすべて、モジュールの放熱に影響を与えます。 一般的に使用されるボードFR4（エポキシ樹脂）は優れた熱伝導性材料であり、PCB上のコンポーネントの熱をPCBを通して放散させることができます。 特殊な用途では、アルミニウム基板やセラミック基板などの熱抵抗の低いプレートもあります。

PCBのレイアウトと配線では、モジュールの熱放散も考慮する必要があります。

発熱量の大きい部品は、積み重ねレイアウトを避け、ボード上で熱を均等に分散させるようにしてください。

熱に弱いコンポーネントは、特に熱源から遠ざける必要があります。

必要に応じて多層PCBを使用してください。

パワーエレメントの背面は、熱を放散するために銅の平面でコーティングされており、& quot;ホットホール& quot;を使用します。 PCBの一方の側からもう一方の側に熱を伝達します。

より効果的な熱放散技術を使用する：ラジエーター、空冷（自然対流および強制空冷）、液体冷却（水、油）、熱電冷却、ヒートパイプの使用を含む、伝導、放射、および対流技術を使用して熱を伝達します。 NS。 。

熱設計では、次の点にも注意を払う必要があります。

広電圧入力のパワーモジュールは、高電圧入力と低電圧入力の発熱点や熱分布が全く異なり、総合的な評価が必要です。 短絡保護中の加熱点と熱分布も評価する必要があります。

ポッティングパワーモジュールでは、ポッティング接着剤は熱伝導率の高い材料です。 モジュールの内部コンポーネントの表面温度上昇はさらに減少します。

上記の電源の熱設計技術に加えて、高性能の絶縁型DC-DC電源モジュールを直接選択することもできます。これにより、システムに信頼性の高い電源絶縁ソリューションを迅速に提供できます。 ZHIYUAN Electronicsは、20年近くの電源設計経験の蓄積に基づいて、独立した電源ICを独自に開発および設計し、すべての動作条件に最適化された定電圧DC-DC電源のPシリーズを作成してすべての動作のニーズに対応しています。条件を整え、安定した高品質の電源ソリューション計画をユーザーに提供します。 従来のソリューションと比較して、ZHIYUAN Electronicsの自律型電源ICは、短絡保護や過熱保護などの保護機能を統合しています。 統合性と信頼性が高く、あらゆる動作条件で高効率で安定した電源を確保し、ユーザーにI / Oと通信を提供します。 絶縁などのアプリケーションは、標準的で信頼性の高い電源ソリューションを提供します。