رله های حالت جامد (SSR) به دلیل مزایای بیشمار آنها مانند سرعت سوئیچینگ سریع ، عمر طولانی مدت و قابلیت اطمینان زیاد در سیستم های مختلف الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، یکی از عوامل مهمی که می تواند بر عملکرد و طول عمر SSR تأثیر بگذارد ، تولید گرما است. من به عنوان یک تأمین کننده سینک گرمای SSR ، من اغلب با مشتریانی روبرو می شوم که آیا سینک گرمای خوب SSR می تواند طول عمر SSR را افزایش دهد. در این وبلاگ ، من از دیدگاه علمی به این سؤال می پردازم.
اصل کار SSR و تولید گرما
قبل از بحث در مورد نقش غرق شدن گرما ، درک نحوه کار SSR ها و چرایی تولید گرما ضروری است. SSR یک دستگاه سوئیچینگ الکترونیکی است که از اجزای نیمه هادی برای کنترل جریان جریان الکتریکی استفاده می کند. هنگامی که SSR در حال کار است ، یک سیگنال کنترل کوچک روی پایانه های ورودی آن اعمال می شود ، که سپس سوئیچ نیمه هادی داخلی را فعال می کند تا جریان از طریق پایانه های خروجی جریان یابد.
در طی این فرآیند ، اتلاف برق در SSR به دلیل مقاومت در برابر مواد نیمه هادی رخ می دهد. طبق قانون گرمایش ژول ، قدرت پراکنده شده (P) برابر با مربع جریان (i) است که با مقاومت (R) ضرب شده است ، یعنی P = I²R. این قدرت پراکنده به گرما تبدیل می شود و این باعث افزایش دمای SSR می شود.
تأثیر درجه حرارت بالا در SSR ها
درجه حرارت بالا می تواند چندین اثر مضر بر عملکرد و طول عمر SSR داشته باشد. در مرحله اول ، می تواند روند پیری مواد نیمه هادی را تسریع کند. با افزایش دما ، اتمهای موجود در شبکه نیمه هادی با شدت بیشتری لرزان می شوند. این افزایش لرزش اتمی می تواند باعث ایجاد نقص کریستالی و نواقص شبکه شود که به نوبه خود می تواند منجر به کاهش عملکرد الکتریکی SSR شود. به عنوان مثال ، مقاومت در برابر حالت SSR ممکن است افزایش یابد ، در نتیجه باعث از بین رفتن قدرت بیشتر و افزایش دما بیشتر می شود.
ثانیا ، دمای بالا همچنین می تواند بر قابلیت اطمینان اجزای داخلی SSR تأثیر بگذارد. اتصالات الکتریکی موجود در SSR ، مانند پیوندهای سیم و اتصالات لحیم کاری ، می توانند بیشتر در معرض خرابی در دمای بالا باشند. انبساط حرارتی و انقباض می تواند باعث ایجاد استرس مکانیکی در این اتصالات شود و منجر به ترک ها و شکستگی ها به مرور زمان شود.
علاوه بر این ، دمای بالا می تواند کارایی SSR را کاهش دهد. با افزایش دما ، سرعت سوئیچینگ SSR ممکن است کند شود و ممکن است جریان نشت افزایش یابد. این نه تنها بر عملکرد کلی سیستمی که در آن از SSR استفاده می شود ، تأثیر می گذارد بلکه خطر ابتلا به کاذب و سایر نقص ها را نیز افزایش می دهد.
عملکرد غرق گرما SSR
یک سینک گرمای خوب SSR نقش مهمی در کاهش اثرات منفی گرما بر SSR ها دارد. عملکرد اصلی یک سینک گرما انتقال گرمای تولید شده توسط SSR به محیط اطراف است. این امر از طریق ترکیبی از هدایت ، همرفت و تابش به این نتیجه می رسد.
هدایت انتقال گرما از طریق یک ماده جامد است. سینک گرما معمولاً از ماده ای با هدایت حرارتی بالا مانند آلومینیوم یا مس ساخته می شود. هنگامی که سینک گرما در تماس مستقیم با SSR قرار دارد ، گرمای حاصل از SSR در سینک گرما انجام می شود. سینک گرما دارای سطح بزرگی است که امکان انتقال حرارت کارآمد را فراهم می کند.
همرفت انتقال گرما از طریق حرکت یک سیال (معمولاً هوا) است. از آنجا که سینک گرما گرما را از SSR جذب می کند ، هوای اطراف سینک گرما گرم می شود. هوای گرم بالا می رود و یک جریان همرفت طبیعی ایجاد می کند که گرما را از سینک گرما دور می کند. در بعضی موارد ، می توان از همرفت اجباری استفاده کرد ، مانند استفاده از فن برای دمیدن هوا بر روی سینک گرما ، که می تواند میزان انتقال حرارت را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
تابش انتقال گرما به شکل امواج الکترومغناطیسی است. سینک گرما می تواند گرما را به محیط اطراف تابش کند ، اگرچه سهم تابش در انتقال حرارت کل معمولاً در مقایسه با هدایت و همرفت نسبتاً ناچیز است.
چگونه یک سینک گرمای SSR خوب طول عمر SSR را گسترش می دهد
با از بین بردن موثر گرمای تولید شده توسط SSR ، یک سینک گرمای خوب SSR می تواند دمای SSR را در یک محدوده کار ایمن نگه دارد. هنگامی که دما در سطح پایین تر حفظ می شود ، روند پیری مواد نیمه هادی کند می شود. ساختار کریستالی نیمه هادی پایدار است و عملکرد الکتریکی SSR را می توان برای یک دوره طولانی تر در سطح بالایی حفظ کرد.
به عنوان مثال ، اگر دمای SSR در زیر حداکثر دمای درجه حرارت خود نگه داشته شود ، مقاومت در برابر حالت با گذشت زمان نسبتاً پایدار باقی می ماند ، به این معنی که اتلاف توان و تولید گرما نیز در کنترل نگه داشته می شود. این امر خطر فراری حرارتی را کاهش می دهد ، جایی که دما به دلیل افزایش اتلاف برق ، غیرقابل کنترل افزایش می یابد.
علاوه بر این ، دمای کار پایین تر استرس مکانیکی را در اجزای داخلی SSR کاهش می دهد. پیوندهای سیم و اتصالات لحیم کاری کمتر از بین می روند و این باعث افزایش قابلیت اطمینان کلی SSR می شود. در نتیجه ، SSR می تواند به طور عادی برای مدت زمان طولانی تری بدون تجربه نقص یا خرابی کار کند.
انواع غرق گرمای SSR
به عنوان یک تأمین کننده سینک گرمای SSR ، ما انواع سینک های گرما را برای تأمین نیازهای مختلف مشتری ارائه می دهیم. یکی از محصولات محبوب ماهیت سینک اکسترود شدهبشر سینک های حرارتی اکسترود شده با مجبور کردن یک فلز گرم (معمولاً آلومینیوم) از طریق یک قالب ساخته می شوند تا شکل خاصی ایجاد کنند. آنها با نسبت ابعاد بالا و یک سطح بزرگ مشخص می شوند که باعث می شود آنها در انتقال حرارت بسیار مؤثر باشند. فرآیند تولید سینک های گرمای اکسترود شده نسبتاً ساده و هزینه ای است - و آنها را برای بسیاری از برنامه ها به انتخاب محبوب تبدیل می کند.
نوع دیگری از سینک گرما که ما ارائه می دهیمسینک گرما برای SSRبشر این سینک گرما به طور خاص برای سه فاز SSR طراحی شده است. این ساختار و پیکربندی منحصر به فرد دارد که می تواند گرمای تولید شده توسط SSR های سه فاز را به طور مؤثر از بین ببرد ، که معمولاً دارای رتبه های قدرت بالاتری هستند و گرمای بیشتری را در مقایسه با SSR های تک فاز تولید می کنند.
ما نیز ارائه می دهیمسینک حرارتی آنودایزد رنگبشر Anodizing یک فرآیند الکتروشیمیایی است که یک لایه محافظ اکسید را روی سطح سینک گرما تشکیل می دهد. علاوه بر تأمین مقاومت در برابر خوردگی ، لایه آنودایز شده همچنین می تواند عملکرد تابش حرارتی سینک گرما را تقویت کند. فرآیند آنودایزاسیون رنگ همچنین می تواند به سینک گرما ظاهری دلپذیر و دلپذیر بدهد.
پایان
در پایان ، یک سینک گرمای SSR خوب در واقع می تواند طول عمر SSR را افزایش دهد. با از بین بردن موثر گرمای ایجاد شده توسط SSR ، می تواند دمای SSR را در یک محدوده عملیاتی ایمن نگه دارد ، که باعث کاهش اثرات منفی دمای بالا بر عملکرد و قابلیت اطمینان SSR می شود. ما به عنوان تأمین کننده سینک های گرمای SSR ، ما متعهد به تهیه سینک های گرمای با کیفیت بالا هستیم که می تواند نیازهای متنوع مشتریان را برآورده کند.
اگر به سینک های گرمای SSR علاقه مند هستید یا در مورد مدیریت گرما برای SSR های خود سؤالی دارید ، لطفاً برای بحث بیشتر و مذاکره تهیه با ما تماس بگیرید. ما همیشه آماده هستیم تا بهترین راه حل ها را برای نیازهای اتلاف گرما ارائه دهیم.
منابع
- Dorf ، RC ، & Bishop ، RH (2013). آشنایی با مدارهای برقی. ویلی
- Incropera ، FP ، DeWitt ، DP ، Bergman ، TL و Lavine ، AS (2017). اصول گرما و انتقال انبوه. ویلی