Здравствуйте, дорогие друзья. Вы находитесь на канале компании VOLTBRICKS. Мы разрабатываем и изготавливаем DC/DC преобразователи напряжения, и здесь делимся моментами, которые могут существенно сэкономить ваше время при проектировании систем питания на основе наших устройств.
Сегодня мы расскажем вам о том, что влияет на нагрев преобразователей как напрямую, так и косвенно, а также, на что следует обратить внимание при подборе преобразователей, если температура корпуса является для вас критичным параметром.
Для расчета температуры корпуса устройства используют довольно простую формулу, которая учитывается при характеристики:
— Температуры окружающей среды;
— Мощности тепловых потерь;
— И теплового сопротивления корпуса.
Произведение двух последних, в свою очередь, является перегревом модуля относительно окружающей среды, и именно об этих параметрах мы и поговорим в данной статье.
Значение теплового сопротивления корпуса или тепловое сопротивление переход-окружающая среда дает нам понимание, на сколько разогреется изделие при рассеивании 1 Вт мощности тепловых потерь в среде с неподвижным воздухом. И основное, от чего данный параметр зависит в свою очередь — это габарит.
В первом опыте мы взяли преобразователи двух разных линеек VDV и VDN. Каждый модуль рассчитан на нагрузку не более 5 Вт, выходное напряжение одинаково и равно 15 В, а энергетическая плотность составляет 610 и 1970 Вт на дм3 для модулей VDV и VDN соответственно.
При напряжении питания 27 В, преобразователь VDV нагрелся до температуры 46 градусов. И несмотря на то, что мощность тепловых потерь преобразователя VDN меньше, 0,85 Вт против 1,7 Вт, его температура корпуса выше и составляет 61°С, что показывает нам, насколько сильно габарит при одинаковой мощности влияет на нагрев корпуса.
Переходим к мощности тепловых потерь, которые оцениваются таким параметром, как коэффициент полезного действия. Мы выделяем 3 характеристики, которые оказывают максимальное влияние на КПД.
Первая из них – это степень загрузки преобразователя, то есть, насколько нагружен модуль относительно максимальной мощности.
Мы взяли 2 преобразователя VDV, мощностью 25 и 50 Вт. Нагрузим их на мощность первого преобразователя и посмотрим на КПД и температуру корпуса.
Как видим, двадцати пяти ваттный источник нагрелся до 75 градусов, а пятидесяти ваттный – до 84, несмотря на то, что имеет бо́льший габарит.
Вторым и третьим критерием являются входное и выходное напряжения. Для того, чтобы в этом убедиться, поочередно нагрузим модули VDV50 с выходным напряжением 5 В и 28 В при напряжении питания 9, 28 и 70 В.
На напряжении питания 9 В КПД пятивольтового источника составил 75,8%, что соответствует нагреву до 124°С.
На 28 В мы получили КПД 76,7% и температуру корпуса 119°С.
На 70 В мы получили КПД 75,7% и температуру корпуса 125°С.
Преобразователь с выходным напряжением 28 В на напряжении питания 9 В показал КПД 80% и нагрелся до температуры 103 градуса.
На 28 вольтах мы получили КПД 86,7% и температуру корпуса 73 градуса.
А на 70 вольтах входного напряжения 82,9% и 89 градусов.
Можем заметить, что оба преобразователя показали лучшие значения при номинальном напряжении питания, а также, что КПД источника с выходным напряжением 28 В выше, а следовательно ниже температура корпуса.
Сегодня мы с вами узнали о том:
— Как габарит и КПД влияют на нагрев DC/DC преобразователей;
— Что использование модулей с большим запасом по мощности пагубно влияет на коэффициент полезного действия, и нагрев от тепловых потерь не всегда компенсируется габаритом;
— Как на КПД влияет входное напряжение;
И то, что у модулей с бо́льшим выходным напряжением меньшее значение тепловых потерь.
А сейчас наглядно покажем вам, каким образом получить примерное понимание перегрева преобразователя относительно окружающей среды, на основе данных, которые вы можете найти в документации на нашу продукцию.
Для этого открываем наш сайт. В разделе продукция находим нужную серию, допустим это будет модуль VDN10B09.
Здесь переходим на нужную нам мощность (10Вт) и открываем Datasheet.
В таблице общих характеристик находим значение теплового сопротивления.
Спускаемся вниз к графикам КПД и, в зависимости от входного и выходного напряжения, находим нужный нам рисунок.
В нашем случае, входная сеть «В» с выходным напряжением 9 В. По графику получаем примерное значение КПД относительно входного напряжения и степени загрузки преобразователя, которое используем для расчета перегрева модуля.
К примеру, мы хотим загрузить модуль на 6 Вт, с входным напряжением 12 В, КПД по графику получается примерно 82%. Подставим найденные значения в формулу и получим значение температуры перегрева относительно окружающей среды: 46°C
T=Rt*P*(1/n-1)
Rt=35
P=6
n=82
T=35*6*(1/0,82-1)=46°C
*то есть модуль при окружающей температуре в 25°C будет иметь температуру на корпусе в 71°C.
Надеемся, эта статья была для вас полезной. До новых встреч!
- Посмотреть на YOUTUBE - https://www.youtube.com/watch?v=oytfltC9MBA
- Посмотреть на Яндекс.Дзен - https://dzen.ru/video/watch/63ea2df6d8a61f624d37002b?t=1