Mô tả chế độ tản nhiệt của mô-đun công suất
Có ba phương pháp tản nhiệt cho các mô-đun năng lượng: đối lưu, dẫn truyền và bức xạ. Trong các ứng dụng thực tế, hầu hết trong số họ sử dụng đối lưu làm phương pháp tản nhiệt chính. Nếu thiết kế phù hợp, cùng với hai phương pháp tản nhiệt dẫn nhiệt và bức xạ, hiệu quả sẽ được tối đa hóa. Tuy nhiên, nếu thiết kế không đúng cách, nó sẽ gây ra tác dụng phụ. Do đó, khi thiết kế một mô-đun điện, thiết kế một hệ thống tản nhiệt đã trở thành một liên kết quan trọng.
1. Phương pháp làm mát đối lưu
Tản nhiệt đối lưu đề cập đến việc truyền nhiệt qua không khí trung bình chất lỏng để đạt được hiệu ứng tản nhiệt. Đây là phương pháp tản nhiệt phổ biến của chúng tôi. Các phương pháp đối lưu thường được chia thành hai loại, đối lưu bắt buộc và đối lưu tự nhiên. Đối lưu bắt buộc đề cập đến việc truyền nhiệt từ bề mặt của vật sưởi ấm đến không khí chảy, và đối lưu tự nhiên đề cập đến việc truyền nhiệt từ bề mặt của vật sưởi ấm sang không khí xung quanh ở nhiệt độ thấp hơn. Ưu điểm của việc sử dụng đối lưu tự nhiên là thực hiện đơn giản, chi phí thấp, không cần quạt làm mát bên ngoài và độ tin cậy cao. Để đối lưu bắt buộc để đạt đến nhiệt độ chất nền để sử dụng bình thường, nó đòi hỏi một tản nhiệt lớn hơn và chiếm không gian.
Chú ý đến thiết kế của bộ tản nhiệt đối lưu tự nhiên. Nếu bộ tản nhiệt ngang có tác dụng tản nhiệt kém, khu vực của bộ tản nhiệt nên được tăng lên một cách thích hợp hoặc buộc đối lưu để tản nhiệt khi lắp đặt theo chiều ngang.
2. Phương pháp tản nhiệt dẫn truyền
Khi mô-đun điện được sử dụng, nhiệt trên bề mặt phải được dẫn đến bề mặt tản nhiệt xa thông qua phần tử dẫn nhiệt, để nhiệt độ của chất nền sẽ bằng tổng nhiệt độ của bề mặt tản nhiệt, sự gia tăng nhiệt độ của nguyên tố dẫn nhiệt và sự gia tăng nhiệt độ của hai bề mặt tiếp xúc.
Bằng cách này, năng lượng nhiệt có thể được phóng to trong một không gian hiệu quả để đảm bảo rằng các thành phần có thể hoạt động bình thường. Điện trở nhiệt của một nguyên tố nhiệt tỷ lệ thuận với chiều dài và tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt ngang và độ dẫn nhiệt của nó. Nếu không gian lắp đặt và chi phí không được xem xét, bộ tản nhiệt có khả năng chịu nhiệt nhỏ nhất nên được sử dụng. Bởi vì nhiệt độ nền của nguồn điện giảm một chút, thời gian trung bình giữa các lỗi sẽ được cải thiện đáng kể, sự ổn định của nguồn điện sẽ được cải thiện và tuổi thọ sẽ dài hơn.
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của nguồn điện, vì vậy khi chọn bộ tản nhiệt, bạn nên tập trung vào vật liệu sản xuất của nó. Trong các ứng dụng thực tế, nhiệt được tạo ra bởi mô-đun được tiến hành từ chất nền đến tản nhiệt hoặc bộ xử lý dẫn nhiệt. Tuy nhiên, sẽ có sự chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt tiếp xúc giữa chất nền công suất và nguyên tố dẫn nhiệt, và sự chênh lệch nhiệt độ này phải được kiểm soát.
Nhiệt độ của chất nền phải là tổng của sự gia tăng nhiệt độ của bề mặt tiếp xúc và nhiệt độ của nguyên tố dẫn nhiệt. Nếu nó không được kiểm soát, sự gia tăng nhiệt độ của bề mặt tiếp xúc sẽ đặc biệt đáng kể. Do đó, diện tích của bề mặt tiếp xúc phải càng lớn càng tốt và độ mịn của bề mặt tiếp xúc phải trong vòng 5 triệu, nghĩa là trong vòng 0,005 inch.
Để loại bỏ sự không đồng đều của bề mặt, bề mặt tiếp xúc nên được lấp đầy bằng keo dẫn nhiệt hoặc miếng đệm nhiệt. Sau khi thực hiện các biện pháp thích hợp, điện trở nhiệt của bề mặt tiếp xúc có thể giảm xuống dưới 0,1 ° C / W. Chỉ bằng cách giảm tản nhiệt và chịu nhiệt hoặc tiêu thụ điện năng, nhiệt độ mới có thể giảm nhiệt độ. Công suất đầu ra tối đa của nguồn điện có liên quan đến nhiệt độ môi trường ứng dụng. Các thông số ảnh hưởng thường bao gồm: mất điện, điện trở nhiệt và nhiệt độ trường hợp cung cấp điện tối đa. Nguồn điện với hiệu quả cao và tản nhiệt tốt hơn sẽ có sự gia tăng nhiệt độ thấp hơn và nhiệt độ có thể sử dụng của chúng sẽ có biên độ ở sản lượng điện định mức. Nguồn điện có hiệu quả thấp hơn hoặc tản nhiệt kém sẽ có nhiệt độ tăng cao hơn vì chúng yêu cầu làm mát không khí hoặc cần phải được khử giá để sử dụng.
3. Phương pháp tản nhiệt bức xạ
Tản nhiệt bức xạ là sự truyền nhiệt bức xạ liên tiếp xảy ra khi hai giao diện có nhiệt độ khác nhau đối mặt với nhau. Ảnh hưởng của bức xạ đối với nhiệt độ của một vật thể duy nhất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như sự chênh lệch nhiệt độ của các thành phần khác nhau, bên ngoài các thành phần, vị trí của các thành phần và khoảng cách giữa chúng. Trong các ứng dụng thực tế, những yếu tố này rất khó định lượng và cùng với ảnh hưởng của sự trao đổi năng lượng bức xạ của môi trường xung quanh, rất khó để tính toán chính xác các tác động lộn xộn của bức xạ đối với nhiệt độ.
Trong các ứng dụng thực tế, nguồn điện không thể sử dụng tản nhiệt bức xạ một mình, bởi vì phương pháp này thường chỉ có thể tiêu tan 10% hoặc ít hơn tổng lượng nhiệt. Nó thường được sử dụng như một phương tiện phụ trợ của phương pháp tản nhiệt chính và thường không được xem xét trong thiết kế nhiệt. Ảnh hưởng của nó đối với nhiệt độ. Trong trạng thái làm việc của nguồn điện, nhiệt độ của nó thường cao hơn nhiệt độ của môi trường bên ngoài và việc truyền bức xạ giúp tản nhiệt tổng thể. Tuy nhiên, trong những trường hợp đặc biệt, các nguồn nhiệt gần nguồn điện, chẳng hạn như điện trở công suất cao, bảng thiết bị, v.v., bức xạ của các vật thể này sẽ khiến nhiệt độ của mô-đun cung cấp điện tăng lên.
