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大功率直流电源产品研发人员如何从0到1提升散热设计效率?

过热一直是大功率直流电源稳定可靠运行的大敌,热管理大功率直流电源产品研发人员做大功率直流电源论证和设计时,需要统筹照顾不同市场主体的需求,在性能指标和综合成本之间达到最佳平衡。


灵活使用红外热像仪,大功率直流电源产品研发人员可大幅提高散热设计各个环节的工作效率。


快速评估热负载


红外热像仪可对大功率直流电源温度分布直观成像,帮助大功率直流电源产品研发人员精准评估热分布,定位热负荷过大区域,让后续的散热设计更有针对性。


散热方案评估验证


设计阶段会有多种散热方案,FOTRIC红外热像仪可帮助大功率直流电源产品研发人员快速、直观的评估不同散热方案,确定技术路线。


举个例子,将一个离散的热源放置在一个大的金属散热器上,会产生较大的热梯度,因为热量缓慢地通过铝传导到翅片。


大功率直流电源产品研发人员计划在散热器内植入热管,达到既减少散热器板厚度和散热片面积,降低对强制对流的依赖从而实现噪音降低,又保证大功率直流电源长期稳定工作的目的,红外热像仪可以很好的帮助工程师们评估该方案效能。


上图解说:

大功率直流电源产品研发人员如何从0到1提升散热设计效率?

►热源功率150W;

►左图:传统铝散热片,长度30.5cm,基底厚度1.5cm,重4.4kg,可以发现热量以热源为中心梯度扩散;

►右图:植入5根热管后的散热片,长度25.4cm,基底厚度0.7cm,重2.9kg,较传统散热片减材34%,可以发现热管可以等温的将热量带走,散热器温度分布均匀,同时发现导热只需3根热管,有进一步降低成本的可能。


更进一步,大功率直流电源产品研发人员需设计热源和热管散热器的布设和接触。借助红外热像仪,大功率直流电源产品研发人员发现热源和散热器可借助热管,实现热量的隔离传输,这让大功率直流电源的设计可更加灵活。

大功率直流电源产品研发人员如何从0到1提升散热设计效率?

上图解说:


►左图:热源和传统散热片直接接触,散热片温度呈现明显的热梯度分布;

►右图:热源通过热管将热量隔离传到给散热片,可以发现热管等温传输热量,散热片温度分布均匀;散热片远端温度较近端高0.5℃,是因为散热片加热周围空气,热空气上升聚集加热散热器远端所致;

►大功率直流电源产品研发人员可进一步优化热管数量、大小、位置、分布等设计。


散热材料比选


确定散热方案后,大功率直流电源产品研发人员需对供应商提供的不同规格的散热材料进行测试筛选,达到散热指标和成本的均衡。


比如大功率直流电源中,会使用铝箔贴片、石墨散热薄膜等柔性导热材料用于散热,这些材料有不同品牌、工艺和规格,借助红外热像仪,大功率直流电源产品研发人员可快速评估他们的散热效果,综合考虑性能指标和成本确定合适的材料。


下图为不同规格的散热薄膜材料的筛选对比,其中a为对照组,热源不做任何散热措施,b~d热像图所用散热材料从上到下的微观分层为:


各样品的最高温如下:

▲说明:热源1.3W,25×25mm,导热片50×50mm


再比如铝合金散热器通常导热性高,但热辐射效率差,可通过超声机械涂层和铠装等技术提高热辐射性能,从而在不提高体积的前提下提高总体散热效能。

大功率直流电源产品研发人员如何从0到1提升散热设计效率?

▲说明:右侧镀层材料为Al2O3+SiO2


整机验证测试


投放市场前,大功率直流电源还需做整机测试,以验证散热设计达到法规、标准要求,并能保证大功率直流电源稳定可靠运行。验证测试需要模拟不同工况,持续较长时间。红外热像仪可辅助工程师完成大功率直流电源验证阶段的测试。

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