स्विचिंग बिजली आपूर्ति के थर्मल समाधान पर पांच बिंदु विस्तृत हैं

हम सभी जानते हैं कि जब स्विचिंग पावर सप्लाई काम कर रही होती है तो बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है। यदि गर्मी को समय पर डिस्चार्ज नहीं किया जा सकता है और उचित स्तर पर रखा जा सकता है, तो स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का सामान्य संचालन प्रभावित होगा, और स्विचिंग बिजली की आपूर्ति गंभीर मामलों में क्षतिग्रस्त हो जाएगी। स्विचिंग बिजली आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए, मैं आज आपके साथ स्विचिंग बिजली आपूर्ति के लिए कई विशिष्ट शीतलन समाधान साझा करूँगा।

विभिन्न प्रकार के वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और उनकी इकाई बिजली घनत्व में लगातार सुधार हो रहा है। उच्च शक्ति घनत्व 1991 में 25w/in3, 1994 में 36w/in3, 1999 में 52w/in3 और 2001 में 96w/in3 से परिभाषित किया गया है। स्विचिंग बिजली आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार के लिए, थर्मल डिजाइन एक आवश्यक और महत्वपूर्ण हिस्सा है। बिजली की आपूर्ति स्विचिंग के डिजाइन में।

यदि स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के अंदर तापमान बहुत अधिक है, तो यह तापमान-संवेदनशील अर्धचालक उपकरणों, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और अन्य घटकों की विफलता का कारण होगा। जब तापमान एक निश्चित मूल्य से अधिक हो जाता है, तो विफलता दर तेजी से बढ़ जाती है। आंकड़े बताते हैं कि तापमान में हर 2 डिग्री की वृद्धि के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की विश्वसनीयता 10 प्रतिशत कम हो जाती है; 50 डिग्री के तापमान में वृद्धि पर जीवन प्रत्याशा 25 डिग्री के तापमान में वृद्धि का केवल 1/6 है। बिजली के तनाव के अलावा, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाला तापमान सबसे महत्वपूर्ण कारक है। उच्च-आवृत्ति स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में उच्च-शक्ति ताप तत्व होते हैं, और तापमान उनकी विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है।

एक पूर्ण स्विचिंग बिजली आपूर्ति थर्मल डिजाइन में दो पहलू शामिल हैं: एक यह है कि ताप स्रोत की गर्मी पीढ़ी को कैसे नियंत्रित किया जाए; दूसरा यह है कि ताप स्रोत द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को कैसे नष्ट किया जाए, ताकि स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का तापमान वृद्धि स्वीकार्य सीमा के भीतर नियंत्रित हो, ताकि स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की विश्वसनीयता सुनिश्चित हो सके।

1. गर्मी पैदा करने वाले मूल्य को नियंत्रित करने का डिजाइन

स्विचिंग पावर सप्लाई में मुख्य ताप घटक सेमीकंडक्टर स्विचिंग ट्यूब, पावर डायोड, हाई-फ्रीक्वेंसी ट्रांसफॉर्मर, फिल्टर इंडिकेटर्स आदि हैं। विभिन्न घटकों में हीट जनरेशन को नियंत्रित करने के अलग-अलग तरीके होते हैं। पावर ट्यूब उच्च आवृत्ति स्विचिंग बिजली आपूर्ति में बड़ी गर्मी उत्पादन वाले उपकरणों में से एक है। इसकी गर्मी उत्पादन को कम करने से न केवल बिजली ट्यूब की विश्वसनीयता में सुधार हो सकता है, बल्कि स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की विश्वसनीयता में भी सुधार हो सकता है और विफलताओं (एमटीबीएफ) के बीच औसत समय में सुधार हो सकता है। ). स्विच ट्यूब की गर्मी उत्पादन नुकसान के कारण होता है, और स्विच ट्यूब के नुकसान में दो भाग होते हैं: स्विचिंग प्रक्रिया का नुकसान और ऑन-स्टेट नुकसान। इसलिए गर्मी को नियंत्रित और कम करने के लिए निम्न उपाय किए जा सकते हैं।

1. ऑन-स्टेट लॉस को कम करें ऑन-स्टेट लॉस को कम ऑन-स्टेट रेजिस्टेंस वाले स्विच को चुनकर कम किया जा सकता है।

2. स्विचिंग लॉस गेट चार्ज के आकार और स्विचिंग समय के कारण होता है। स्विचिंग लॉस को कम करने के लिए, स्विचिंग लॉस को कम करने के लिए तेज स्विचिंग स्पीड और कम रिकवरी टाइम वाले डिवाइस का चयन किया जा सकता है।

3. बेहतर नियंत्रण विधियों और बफ़रिंग तकनीक को डिज़ाइन करके नुकसान को कम करना अधिक महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, सॉफ्ट स्विचिंग तकनीक इस नुकसान को बहुत कम कर सकती है।

4. पावर डायोड की गर्मी उत्पादन को कम करें। आम तौर पर, एसी रेक्टीफायर और स्नबर डायोड के नुकसान को कम करने के लिए कोई बेहतर नियंत्रण तकनीक नहीं होती है। उच्च गुणवत्ता वाले डायोड का चयन करके नुकसान को कम किया जा सकता है।

5. ट्रांसफार्मर के द्वितीयक पक्ष के सुधार के लिए, नुकसान को कम करने के लिए एक अधिक कुशल तुल्यकालिक सुधार तकनीक का चयन किया जा सकता है।

6. उच्च-आवृत्ति चुंबकीय सामग्री के कारण होने वाले नुकसान के लिए, त्वचा के प्रभाव से जितना संभव हो बचा जाना चाहिए। त्वचा के प्रभाव के कारण होने वाले प्रभाव के लिए, समस्या को हल करने के लिए समानांतर में पतले तामचीनी तारों के कई तारों को घुमाने की विधि का उपयोग किया जा सकता है।

2, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का थर्मल डिजाइन

जितनी जल्दी हो सके हीटिंग डिवाइस की गर्मी को खत्म करने के लिए, स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की गर्मी लंपटता डिजाइन को आम तौर पर निम्नलिखित पहलुओं से माना जाता है: रेडिएटर, कूलिंग फैन, मेटल पीसीबी, इंसुलेटिंग हीट-कंडक्टिंग शीट, आदि। वास्तविक डिजाइन, ग्राहक और उत्पाद की आवश्यकताओं और सर्वोत्तम लागत-प्रभावशीलता अनुपात के अनुसार बिजली आपूर्ति के डिजाइन के लिए उपरोक्त विधियों को व्यापक रूप से लागू करना आवश्यक है।

1. सेमीकंडक्टर उपकरणों की हीट सिंक डिजाइन

चूंकि अर्धचालक उपकरणों द्वारा उत्पन्न गर्मी स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में प्रमुख है, इसलिए गर्मी मुख्य रूप से अर्धचालक उपकरणों के टर्न-ऑन, टर्न-ऑफ और चालन नुकसान से आती है। सर्किट टोपोलॉजी के संदर्भ में, प्रतिध्वनि उत्पन्न करने के लिए शून्य-स्विचिंग रूपांतरण टोपोलॉजी का उपयोग ताकि सर्किट में वोल्टेज या करंट शून्य-क्रॉसिंग पर चालू या बंद हो जाए, स्विचिंग हानि को कम कर सकता है, लेकिन यह पूरी तरह से नुकसान को समाप्त नहीं कर सकता है। स्विच ट्यूब, इसलिए गर्मी लंपटता का उपयोग डिवाइस सामान्य और मुख्य विधि है।

पावर स्विच सेमीकंडक्टर हीट सिंक चयन के मूल सिद्धांत

(1) हीट सिंक चयन के लिए मूल आधार

पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों के लिए हीट सिंक की पसंद को व्यापक रूप से डिवाइस की विघटित शक्ति, डिवाइस के जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध, संपर्क थर्मल प्रतिरोध और शीतलन माध्यम के तापमान के अनुसार माना जाना चाहिए।

(2) डिवाइस और हीट सिंक के बीच बन्धन बल की आवश्यकताएं

असेंबली के बाद डिवाइस और हीट सिंक के बीच अच्छा थर्मल संपर्क रखने के लिए, इसमें एक उपयुक्त इंस्टॉलेशन फोर्स या इंस्टॉलेशन टॉर्क होना चाहिए। और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, गर्मी हस्तांतरण दक्षता में सुधार करने और दोनों के बीच थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए आमतौर पर तापीय प्रवाहकीय सामग्री की एक परत डिवाइस और गर्मी सिंक के बीच जोड़ दी जाती है।

(3) रेडिएटर की रेटेड शीतलन स्थिति

स्व-शीतलन रेडिएटर: परिवेश का तापमान अधिमानतः 40 डिग्री से अधिक नहीं होना चाहिए, स्थापना के दौरान रेडिएटर पंखों को लंबवत रूप से व्यवस्थित किया जाना चाहिए, और ऊपरी और निचले सिरे को अवरुद्ध नहीं किया जाना चाहिए, ताकि प्राकृतिक के लिए एक अच्छा वातावरण और चैनल हो रेडिएटर के चारों ओर वायु संवहन।

एयर-कूल्ड रेडिएटर: इनलेट हवा का तापमान 40 डिग्री से नीचे नियंत्रित होता है, और इनलेट अंत में हवा की गति अधिमानतः 6 मीटर/सेकेंड होती है।

वाटर कूलिंग रेडिएटर: इनलेट पानी का तापमान 35 डिग्री से अधिक नहीं है। जल प्रवाह दर गर्मी लंपटता के लिए कुल गर्मी की आवश्यकता और इनलेट और आउटलेट पानी के बीच डिजाइन तापमान अंतर के अनुसार निर्धारित की जाती है।

(4) रेडिएटर्स के चयन पर व्यापक विचार

रेडिएटर्स के चयन में व्यापक रूप से गर्मी लंपटता क्षमता, शीतलन विधि, तकनीकी मापदंडों और रेडिएटर की संरचनात्मक विशेषताओं पर विचार करना चाहिए। केवल तकनीकी मापदंडों के एक उपकरण के लिए, दो या तीन रेडिएटर हो सकते हैं जो आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, लेकिन इसे शीतलन और स्थापना के साथ जोड़ा जाना चाहिए। , सामान्य विनिमेयता और अर्थव्यवस्था का व्यापक रूप से चयन किया जाता है।

2. प्रशंसक प्राकृतिक वायु शीतलन और मजबूर वायु शीतलन

बिजली की आपूर्ति स्विचिंग की वास्तविक डिजाइन प्रक्रिया में, प्राकृतिक वायु शीतलन और प्रशंसक मजबूर वायु शीतलन के दो रूपों का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। प्राकृतिक एयर-कूल्ड हीट सिंक को स्थापित करते समय, हीट सिंक के ब्लेड को लंबवत ऊपर की ओर रखा जाना चाहिए। यदि संभव हो तो, वायु संवहन की सुविधा के लिए पीसीबी पर हीट सिंक की स्थापना स्थिति के आसपास कई वेंटिलेशन छेद ड्रिल किए जा सकते हैं।

मजबूर वायु शीतलन वायु संवहन को बल देने के लिए पंखे का उपयोग करता है। इसलिए, वायु वाहिनी के डिजाइन में, हीट सिंक के ब्लेड की अक्षीय दिशा पंखे की निकास दिशा के अनुरूप होनी चाहिए। एक अच्छा वेंटिलेशन प्रभाव रखने के लिए, बड़ी गर्मी लंपटता वाले उपकरणों को निकास पंखे के करीब होना चाहिए, निकास पंखे के मामले में, हीट सिंक का थर्मल प्रतिरोध नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है:

4. धातु पीसीबी

स्विचिंग बिजली आपूर्ति के लघुकरण के साथ, वास्तविक उत्पादों में सतह-माउंट घटकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इस समय बिजली उपकरणों पर हीट सिंक स्थापित करना मुश्किल है। वर्तमान में, इस समस्या को दूर करने के लिए, धातु पीसीबी का उपयोग मुख्य रूप से बिजली उपकरणों के वाहक के रूप में किया जाता है, जिसमें मुख्य रूप से एल्यूमीनियम-आधारित कॉपर क्लैड लैमिनेट्स और आयरन-आधारित कॉपर क्लैड लैमिनेट्स शामिल हैं। एक और कॉपर कोर पीसीबी है। सब्सट्रेट की मध्य परत एक तांबे की प्लेट इन्सुलेशन परत है, जो एक उच्च तापीय चालकता एपॉक्सी ग्लास फाइबर क्लॉथ बॉन्डिंग शीट या एक उच्च तापीय चालकता एपॉक्सी राल को गोद लेती है। यह दोनों पक्षों पर एसएमडी घटकों को माउंट कर सकता है, और उच्च शक्ति एसएमडी घटकों को धातु पीसीबी पर सीधे एसएमडी की अपनी गर्मी सिंक मिला सकता है, और गर्मी को खत्म करने के लिए धातु पीसीबी में धातु प्लेट का उपयोग कर सकता है।

5. ताप तत्वों का लेआउट

स्विचिंग बिजली आपूर्ति में मुख्य ताप तत्व उच्च-शक्ति अर्धचालक और उनके रेडिएटर, बिजली रूपांतरण ट्रांसफार्मर और उच्च-शक्ति प्रतिरोधक हैं। हीटिंग तत्वों के लेआउट के लिए मूल आवश्यकता गर्मी उत्पादन की डिग्री के अनुसार उन्हें छोटे से बड़े तक व्यवस्थित करना है। कैलोरी मान जितना छोटा होगा, स्विचिंग पावर सप्लाई एयर डक्ट की हवा की दिशा उतनी ही अधिक होगी, निकास के लिए बड़े कैलोरी मान वाले डिवाइस के करीब। पंखा।

उत्पादन दक्षता में सुधार के लिए, एक ही बड़े हीट सिंक पर कई बिजली उपकरणों को अक्सर तय किया जाता है। इस समय, हीट सिंक को पीसीबी के किनारे के जितना संभव हो उतना करीब रखा जाना चाहिए। हालांकि, शेल या स्विचिंग बिजली आपूर्ति के अन्य हिस्सों से कम से कम 1 सेमी से अधिक की दूरी होनी चाहिए। यदि एक सर्किट बोर्ड पर कई बड़े हीट सिंक हैं, तो उन्हें एक दूसरे के समानांतर और वायु वाहिनी की हवा की दिशा के समानांतर होना चाहिए। ऊर्ध्वाधर दिशा में, कम गर्मी उत्पादन वाले उपकरणों को सबसे निचली परत में व्यवस्थित किया जाता है और बड़ी गर्मी उत्पादन वाले उपकरणों को उच्च परतों में व्यवस्थित किया जाता है। पीसीबी लेआउट पर गर्मी पैदा करने वाले घटकों को तापमान-संवेदनशील घटकों, जैसे इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर से जितना संभव हो सके दूर रखा जाना चाहिए।

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