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热管在UPS/EPS里的应用与发展

来源:机房360 作者:Adah编辑 更新时间:2013-8-21 13:37:03

摘要: 随着电子技术的不断发展,半导体器件电路集成化程度越来越高,UPS/EPS往高频化方向发展,其组件的功率越来越大,而物理尺寸越来越小,热流密度也随之增加,高热流密度的形成带来了对电子元件更高的热控制要求。因此有效的解决散热问题已成为当前UPS/EPS设备亟待解决的关键技术。文中针对UPS/EPS设备的散热冷却问题综述了高效热管散热在该方面的应用现状及发展前景。

  资料表明,散热器表面经电泳涂漆发黑或阳极氧化发黑后,其散热量在自然冷却情况下可提高(10~15)%,在强迫风冷情况下可提高(20~30)%,电泳涂漆后表面耐压可达500~800V。所以在选择散热器及制定加工工艺时,对散热器进行上述工艺处理会大大提高本身的散热能力,还可以增强绝缘性,降低了因安装不当造成的爬电距离过小,电气间隙不够等带来的不利影响。

  散热效果优劣与安装工艺有密切关系,安装时尽量增大功率模块与散热器的接触面积降低热阻,提高传热效果。在功率器件与散热器之间涂一层薄薄的导热硅脂可以降低热阻25%~30%。如需要在功率器件与散热器之间加绝缘或加垫块来方便安装,建议使用低热阻材料:薄云母、聚酯薄膜或紫铜块、铝块。合理安排器件在散热器上的位置,单件安装时应使器件位于散热器基面中心位置,多件安装时应均匀分布。紧固器件时需保证扭力一致。安装完毕后不宜对器件及散热器再进行机械加工,否则会产生应力,增加热阻。单面肋片式散热器,适于在设备外部作自然风冷,即利于功率器件的通风又可降低机内温度。自然风冷时,应使散热器的断面平行于水平面的方向;强迫风冷时,应使气流的流向平行于散热器的肋片方向。

     根据半导体器件的功耗选择散热器,可参考式(1):

  式中:Q—耗散功率 W

  Tj—结点(P-N)温度 ℃

  Ta—环境空气温度 ℃

  Rjc—由结点至管壳热阻 ℃/W

  Rcs—由管壳至散热器热阻 ℃/W

  Rsa—由散热器表面至环境空气热阻 ℃/W

  在多数情况下,除由散热器表面至空气最大热阻Rsa以外,所有上述参数均为已知或者可以得到,因此该参数即为选择散热器的基础。式(1)为一基本公式,可适用于自冷或强冷。在用于强迫风冷式散热器选择的资料中多介绍Rsa;但对于自冷式ΔTsa(散热器与空气温差)则更为常见。由式(1)可得到如下简化结果:

  该式已不出现Rsa与Q乘积,而是允许得到最大值ΔTsa,因而得到能与常见自冷式图形资料进行直接比较的参数。

  利用式(1)通过下面的例子来说明如何为一只半导体器件选择散热器。某一只半导体器件其管芯结温在运行时不得超过125℃(Tj),在环境温度为50℃(Ta)时的功耗为10W(Q),制造商提供的该器件的Rjc为1.5℃/W,Rcs可按0.09℃/W计算,通过式(1)得到Rsa的表达式:

  

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