パワーモジュールの効果的な冷却方法は 3 つあります。

高温領域から低温領域へのパワー モジュールのエネルギー伝達には、放射、伝達、および対流の 3 つの基本的な方法があります。

放射: 温度の異なる 2 つの物体間の電磁誘導による熱伝達。

伝達: 固体媒体を介した熱の伝達。

対流: 流体媒体 (空気) を介した熱の移動。

1、放射熱放散

温度の異なる 2 つの界面が対峙すると、熱の連続的な放射伝達が発生します。

一部のオブジェクトの温度に対する放射の最終的な影響は、各コンポーネントの温度差、関連するコンポーネントの向き、コンポーネントの表面の滑らかさ、コンポーネント間の間隔など、多くの要因に依存します。

この要因を定量化する方法がないため、周囲の環境自体の放射運動エネルギー交換の影響と相まって、複雑で正確に計算することが困難な、温度に対する放射の損傷を計算することは困難です。

スイッチング電源コンバータ制御モジュールの特定のアプリケーションでは、放射熱放散がコンバータの冷却モードとしてのみ使用されることはほとんどありません。

ほとんどの場合、放射源は全熱の 10% 以下しか放散しません。 したがって、放射熱放散は通常、主要な熱放散方法に加えて補助的な方法としてのみ使用され、熱設計スキームでは一般に、パワーモジュールの温度への影響は考慮されていません。

特定のアプリケーションでは、コンバータ制御モジュールの温度が自然環境温度よりも高いため、放射運動エネルギー伝達が熱放散を助長します。

ただし、制御モジュール周辺の一部の熱源（電子デバイス基板、高出力抵抗など）の温度がパワーモジュールの温度よりも高く、これらの物体の輻射熱が代わりに温度を上昇させる場合があります。コントロールモジュールの上昇。

放熱設計スキームでは、コンバータ制御モジュールの周辺コンポーネントの相対位置を、放熱の影響に従って科学的に配置する必要があります。

発熱体がコンバータ制御モジュールに近い場合、放射源の加熱効果を弱めるために、制御モジュールと発熱体の間に熱シールドの薄いフィンを挿入する必要があります。

2、伝送熱放散

多くのアプリケーションでは、パワーモジュール基板から発生した熱は、伝熱コンポーネントによって離れた熱放散面に伝熱されます。

このようにして、PSU基板の温度は、冷却面の温度、伝熱コンポーネントの温度、および2つの表面の温度の合計に等しくなります。

適切な原材料と断面積を使用すると、伝熱コンポーネントの熱抵抗は、2 つの間の長さ L に比例し、断面積と 2 つの間の熱伝達率に反比例しますが、熱伝達を効果的に減らすこともできます。伝熱コンポーネントの熱抵抗。

設置スペースとコストが許容できる場合は、熱抵抗が最小のヒートシンクを使用する必要があります。

PSU 基板の温度がわずかに低下すると、平均故障時間 (MTBF) が大幅に増加することに注意してください。

ヒートシンクの原材料の生産と製造は、効率に影響を与える重要な要素です。 選択する際には、多くの側面に注意を払う必要があります。

ほとんどのアプリケーションでは、パワー モジュールによって生成された熱は、基板からラジエータまたは熱伝達コンポーネントに伝達されます。

ただし、パワーモジュール基板の表面と伝熱部品との温度差を制御する必要があります。 熱抵抗は、放熱制御ループ内で直列に接続されています。 基板の温度は、表面温度と伝熱コンポーネントの温度の合計でなければなりません。

放っておくと、表面温度の上昇が非常に顕著になります。

総表面積はできるだけ大きくし、表面の滑らかさは 5 ミル (0.005 フィート) 以内にする必要があります。

凸面と凹面をよりよく取り除くために、熱接着剤または熱伝達パッドで表面を埋めることができます。

適切な手段により、表面の熱抵抗を 0.1 度 /W 未満に下げることができます。

熱放散と熱抵抗 (RTH) または消費電力 (Ploss) を減らすことによってのみ、温度を下げることができ、TAmax を増やすことができます。 スイッチング電源の最大電力は、アプリケーションの温度に関連しています。 主な影響パラメータには、損失出力電力 Ploss、熱抵抗 RTH、および最大スイッチング電力シェル温度 TC が含まれます。

最高の効率と熱放散を備えたスイッチング電源は、温度が低くなります。

公称出力電力出力では、それらの使用可能な温度は余剰になります。

効率の悪いスイッチング電源や放熱性の悪いスイッチング電源は温度が高くなります。

アプリケーションでは、空冷またはディレーティングする必要があります。

3、対流熱放散

対流熱放散は、AEP パワー コンバータの熱放散の最も一般的な方法です。 対流は、大きく自然対流と強制対流に分けられます。

ホット ブロックの表面から、自然対流と呼ばれる周囲の静的ガスの低温への熱伝達。

ホットブロックの表面から液体ガスへの熱の伝達は、強制対流と呼ばれます。

自然対流の利点は、達成が非常に簡単で、電動ファンがなく、低コストであり、熱放散の信頼性が高いことです。

ただし、同じ基板温度を達成するために必要なヒートシンクの体積は、強制対流に比べて非常に大きくなります。

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