电源模块常见散热的方式有对流、传导以及辐射三种,在实际应用中,多数采用对流作为主要的散热方法。如果设计合适,再搭配上传导和辐射俩种散热方法,效果会达到最大化。但是如果设计不当,会造成反作用。因此,在设计电源模块时,设计散热体系成为了一个重要环节。
1、对流散热方式
对流散热指热量经过流体介质空气的传递,从而达到散热效果,是我们常用的散热方法。对流方式一般分为两种,强制对流以及天然对流。强制对流是指热量从发热物体表面传递到流动的空气中,天然对流是指热量从发热物体表面传递到温度较低的周围空气中。采用天然对流的好处是简单实施、低成本、不需外接散热风扇以及可靠性高,强制对流为了能达到正常使用的基板温度,它所需散热器的体积会较大,占用使用空间。
天然对流的散热器设计时要注意,如果水平散热器散热效果差,须水平安装时应适当增加散热器的面积或采用强制对流散热。
2、传导散热方式
电源模块在使用中,基板上的热量要经过导热元件传导到较远的散热面,这样基板的温度将等于散热面的温度、导热元件的温升以及两触面的温升之和。这种方式可以在有效的空间内进行热能的挥发,保证元件可以正常工作。导热元件的热阻是和长度成正比,与其截面积及导热率成反比。如不考虑安装空间大小以及成本,应采用热阻值最小的散热器。因为电源的基板温度每下降一点,平均无故障时间就会有明显的提高,电源的稳定性也会提高,同时使用寿命也会更加长。
温度是影响电源性能的一个重要因素,所以在选择散热器时应重点关注其制造材料。在实际应用中,模块产生的热量是从基板传导到散热器或者导热元件上。但是电源基板和导热元件之间的接触面上会产生温度差,这温度差必须加以控制。基板的温度应为接触面的温升和导热元件的温度之和。如果不加以控制,接触面的温升会特别显著。所以接触面的面积应尽可能大一些,并且接触面的平滑度应当在5密耳,也即是0.005英寸以内。
为了消除表面的凹凸不平,应在接触面上填充导热胶或导热垫,采取了适当的措施后,接触面的热阻可降到0.1℃/w以下。只有降低散热热阻或降低功耗才能降低温升,电源的最大输出功率跟应用环境温度有关,影响参数一般有:损耗功率、热阻以及最高电源壳温。效率高和散热较佳的电源温升会较低,在额定功率输出时,它们的可用温度会有余量。效率较低或散热较差的电源温升会较高,因为它们需要风冷或需要降额使用。
3、辐射散热方式
辐射散热是当俩个不一样温度的介面相对时,将发生热量的接连辐射传递。辐射对单个物体温度的影响取决于很多因素,如各种元件的温差、元件的外部、元件的位置以及距离之间的影响等。在实际应用中,这些因素很难量化,再加上周围环境自身的辐射式能量交流所影响,很难准确核算其辐射对温度的杂乱影响。
模块电源在实际应用中是不可能单一使用辐射散热方式的,因为这种方式一般只能散去总热量的10%或以下,通常作为主要散热方式的一种辅助手段,在热设计中一般不考虑它对温度的影响。在电源工作状态时,它的温度一般都要高于外界环境温度,辐射传递有助于整体散热。但在特殊情况下,电源附近的热源,如大功率电阻、器件板等,这些物体的辐射会导致模块温度升高。
hiecube电源产品的散热设计是根据不同的功率大小、转换效率以及参考应用环境等方面作出调整,采用塑料、铝、金属等外壳材料封装,使产品散热更快,与著名电源模块生产厂家的设计是一致的。