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          散熱應(yīng)考慮的問(wèn)題:確保第二代高密度DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊性能

          作者:■Vicor公司 時(shí)間:2004-11-19 來(lái)源:電子設(shè)計(jì)應(yīng)用2003年第6期 收藏

          由于按標(biāo)準(zhǔn)尺寸生產(chǎn)的第二代DC-DC轉(zhuǎn)換器具有更大的功率密度,為保證給負(fù)載提供足夠的功率,必需采取適當(dāng)?shù)氖┐脒M(jìn)行熱量管理。在熱量管理中,效率不僅是應(yīng)考慮的項(xiàng)目,而且是重要參數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)或選用電源時(shí),應(yīng)正確估量變換過(guò)程中產(chǎn)生的熱量即。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/3908.htm

          圖1 Vicor DC-DC轉(zhuǎn)換器V300A48C50OA的效率與輸入電壓和輸出電流的關(guān)系


          所有電源產(chǎn)品都注明最高工作溫度,其可靠性和工作壽命都與工作溫度成反比。一臺(tái)耐用電源的設(shè)計(jì),要求在任何工作狀態(tài)下,不僅不能超過(guò)溫度極限,并且應(yīng)留有足夠的余量。這就要求認(rèn)真計(jì)算電源中產(chǎn)生的熱量并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,然后根據(jù)負(fù)載和工作環(huán)境的要求,選擇更有效的熱量管理方法。

          散熱設(shè)計(jì)
          確定在最壞情況下的功耗
          利用下式可以計(jì)算出轉(zhuǎn)換器在整個(gè)工作范圍內(nèi)輸出最大負(fù)載電流時(shí)的效率。變換效率定義如下:
          n=Po/Pin      (1)
          式中,Po為輸出功率;Pin為輸入功率。
          電源通常都給出其典型效率值,但是給出的數(shù)值不可能適用于所有工作狀態(tài)。通常,還會(huì)給出效率與其它規(guī)定參數(shù)的關(guān)系曲線。Vicor  DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊V300A48C500A (額定輸入電壓為300Vdc、直流輸出電壓為48Vdc,在室溫下輸出功率為500W)效率與輸出電流和輸入電壓的關(guān)系,如圖1所示。
          從圖1可出看出,在大部分工作范圍內(nèi),效率曲線非常平坦,通常DC-DC轉(zhuǎn)換器只提供規(guī)定電源電壓和負(fù)載時(shí)的效率。但是轉(zhuǎn)換器通常不會(huì)僅僅工作于這一點(diǎn),為了正確進(jìn)行散熱設(shè)什,必須認(rèn)真分析完整的效率曲線。最佳散熱設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)最壞工作條件下,預(yù)期工作溫度范圍內(nèi)的效率計(jì)算出最大功耗。
          另外,還可以看出,在大部分輸出電流范圍內(nèi),當(dāng)輸入額定電壓時(shí),轉(zhuǎn)換器的效率為89%。在我們的設(shè)計(jì)實(shí)例中,將該效率作為最壞情況下的效率。如果該轉(zhuǎn)換器模塊滿載工作(Po=500W),產(chǎn)生熱量的功耗為:
          Pd=Po/n-Po    (2)
          由此式可得出,Pd=61.8W
          確定該功耗引起的轉(zhuǎn)換器模塊底板的溫升
          所有廠家均給出轉(zhuǎn)換器模塊的熱參數(shù),以上述Vicor型號(hào)為例,從底板測(cè)試的最高承受工作溫度是100℃(Tb)。在空氣中的熱阻(Θ)值為4.9℃/W,因此,轉(zhuǎn)換器模塊在自然環(huán)境中的溫升可簡(jiǎn)化為:
          Tr=Pd



          關(guān)鍵詞: ■Vicor公司 模塊

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