電源を冷却するための良い仕事をする方法は何ですか？

電気技師が& quot;電力管理& quot;という用語に言及するとき、ほとんどの人はMOSチューブ、コンバーター、変圧器などを思い浮かべます。

実際、電力管理はそれだけではありません。

電源装置は動作中に熱を発生し、継続的な温度上昇によりパフォーマンスが変化し、最終的にシステム障害につながる可能性があります。 さらに、熱はコンポーネントの寿命を縮め、長期的な信頼性に影響を与えます。

したがって、電力管理には熱管理も含まれます。 熱管理に関しては、理解する必要のある2つの観点があります。

& quot;マイクロ& quot; 問題

過度の発熱により単一のコンポーネントが過熱しましたが、システムの他の部分とケースの温度は制限内です。

& quot;マクロ& quot; 問題複数の熱源からの熱が蓄積するため、システム全体の温度が高すぎます。

エンジニアは、熱管理の問題のうちミクロとマクロがいくつあるか、および2つの間の相関の程度を判断する必要があります。

簡単に言えば、発熱部品の温度上昇が許容限界を超えてシステム全体が熱くなったとしても、必ずしもシステム全体が過熱しているわけではありませんが、部品から発生する過剰な熱は消散する。

では、熱はどこに行くのでしょうか？

低温の場所に散在している場合は、システムとシャーシの隣接部分である場合もあれば、シャーシの外側にある場合もあります（外部温度が内部温度よりも低い場合にのみ可能です）。

モデリングと包括的なシミュレーション個別のパッシブシステムはサイズが大きくなりますが、信頼性と効率が高く、パッシブ冷却を単独で使用できない状況でファンが役割を果たすことができます。

冷却用にどのシステムを選択するかは、多くの場合難しい決定です。

現時点では、効率的な熱管理戦略に不可欠なモデリングとシミュレーションを通じて、必要な冷却空気の量と冷却を実現する方法を決定する必要があります。

ミニチュアモデルの場合、熱源とその熱流路は熱抵抗によって特徴付けられ、熱抵抗は使用される材料、品質、およびサイズによって決定されます。

モデリングは、熱源から熱がどのように流れるかを示しており、コンポーネント自体の熱放散によって熱事故を引き起こすコンポーネントを評価するための最初のステップでもあります。

たとえば、高熱放散IC、MOSFET、IGBTなどのデバイスサプライヤは通常、熱源からデバイスの表面までの熱経路の詳細を提供できる熱モデルを提供します。

各コンポーネントの熱負荷がわかったら、次のステップはマクロレベルでモデル化することです。これは単純で複雑です。さまざまな熱源を通る空気の流れのサイズを調整して、温度を許容限界未満に保ちます。 気温、強制されていない空気の流れ、ファンの空気の流れなどの要素を使用して、基本的な計算を実行し、温度の状況を大まかに理解します。

次のステップは、各熱源、PCボード、シェル表面、およびその他の要因のモデルと場所を使用して、製品全体とそのパッケージのより複雑なモデリングを実行することです。

最後に、モデリングは2つの問題を解決する必要があります。ピークと平均の散逸の問題です。 たとえば、連続的な熱放散が1Wの定常状態のコンポーネントと、熱放散が10Wであるが、10％の断続的なデューティサイクルを持つデバイスは、異なる熱効果を持ちます。

つまり、平均熱放散は同じであり、関連する熱質量と熱流は異なる熱分布を生成します。 ほとんどのCFDアプリケーションは、静的解析と動的解析を組み合わせることができます。

ICパッケージの上部とヒートシンクの間の物理的接続など、コンポーネントの表面とミニチュアモデルの間の物理的接続の不完全性。

接続距離が短い場合、このパスの熱抵抗が増加するため、パスの熱伝導率を高めるために、接触面をサーマルパッドで満たす必要があります。

熱管理により、電源装置および内部環境のコンポーネントの温度を下げることができ、製品の寿命を延ばし、信頼性を向上させることができます。

しかし、熱管理は統合された概念であり、細かな点に分解すると、それは大きな課題です。

これには、サイズ、電力、効率、重量、信頼性、およびコストのトレードオフが含まれます。プロジェクトの優先順位と制約を評価する必要があります。