Ce este o placă rece de lichid într-un transformator-solid?

Cum plăcile reci cu lichid ajută transformatoarele cu stare solidă-să atingă o densitate mai mare a puterii și un management termic mai eficient?

Pe măsură ce puterea de calcul AI continuă să crească, centrele de date impun cerințe mai mari pentru sistemele de alimentare și de conversie a energiei. Sistemele energetice de -generație următoare se îndreaptă către o putere mai mare, o densitate de putere mai mare, o eficiență mai mare și structuri mai compacte.

Transformatorul în stare solidă (SST) este o tehnologie emergentă de conversie a energiei care realizează conversia și controlul energiei electrice prin semiconductori de putere și electronice de putere de-înaltă frecvență, oferind o nouă cale tehnică pentru viitoarele sisteme de putere-de putere-înaltă.

Cu toate acestea, o densitate de putere mai mare înseamnă și o densitate mai mare a fluxului de căldură.

În timpul funcționării, dispozitivele semiconductoare de putere dintr-un transformator-solid generează căldură substanțială din cauza pierderilor de comutare, pierderilor de conducție și a altor factori. Pe măsură ce puterea sistemului continuă să crească, modul de îndepărtare a căldurii rapid, uniform și fiabil a devenit o problemă critică care afectează performanța și fiabilitatea transformatorului cu stare solidă-.

Aici intervin plăcile reci lichide.
 

Ce este o placă rece lichidă?

O placă rece lichidă este o componentă de management termic care utilizează un lichid de răcire lichid în circulație pentru a îndepărta căldura.

Plăcile reci lichide sunt de obicei fabricate din metale cu conductivitate-termică-înaltă și au canale interne de curgere a lichidului de răcire. În timpul funcționării, lichidul de răcire intră în placa rece prin orificiu de admisie, curge prin canalele interne în timp ce absoarbe căldura generată de componentele care produc căldură-și apoi iese prin orificiu de evacuare, transportând căldura către un sistem de răcire extern.

Pentru modulele de putere dintr-un transformator cu stare solidă-, calea de bază de disipare a căldurii poate fi înțeleasă ca:

Semiconductor de putere → Interfață termică → Placă rece lichidă → Lichid de răcire → Sistem de răcire extern

Scurtând calea de transfer de căldură și direcționând lichidul de răcire direct către zonele cu flux ridicat de căldură--, plăcile reci lichide pot obține o îndepărtare mai eficientă și concentrată a căldurii.

De ce transformatoarele cu stare solidă-au nevoie de plăci reci lichide?

Funcția de bază a unui transformator cu stare solidă-depende de dispozitivele semiconductoare de putere pentru a efectua conversia energiei electrice.

Aceste dispozitive generează în mod continuu căldură în condiții de funcționare de-putere mare, de-frecvență înaltă. Pe măsură ce mai multă putere este integrată în fiecare unitate de volum, capacitatea de disipare a căldurii pe care o poate oferi răcirea tradițională cu aer poate deveni treptat factorul limitator pentru creșteri suplimentare ale densității puterii sistemului.

Prin urmare, managementul termic al transformatoarelor-solide trebuie să abordeze mai multe probleme simultan:

Cum să eliminați rapid căldura generată de dispozitivele de alimentare?

Cum să reduceți zonele cu temperatură ridicată-localizate?

Cum să menținem o distribuție mai uniformă a temperaturii între modulele de putere?

Cum să obțineți o capacitate mai mare de disipare a căldurii într-un spațiu limitat?

Cum se echilibrează capacitatea de disipare a căldurii cu consumul de energie al sistemului?

Plăcile reci lichide oferă o soluție compactă și eficientă la aceste probleme prin schimbul de căldură a lichidului de răcire în circulație.

Cum răcesc plăcile de lichide reci un transformator solid-?

Procesul de lucru al unei plăci reci lichide poate fi împărțit în patru etape.

01|Dispozitivele de alimentare generează căldură

Semiconductorii de putere dintr-un transformator-con stare solidă produc pierderi în timpul conversiei energiei electrice, transformând o parte din energia electrică în căldură.

02|Căldura se transferă pe placa rece lichidă

Transferurile de căldură către placa rece lichidă prin ambalajul dispozitivului și materialele de interfață termică.

Un bun contact termic între placa rece și zonele{0}}generatoare de căldură este de obicei necesar pentru a reduce rezistența termică.

03|Lichidul de răcire absoarbe căldura

Lichidul de răcire pătrunde în canalele interne de curgere ale plăcii reci și trece prin zonele cu flux ridicat de{0}}căldură- corespunzătoare dispozitivelor de alimentare.

În timpul curgerii, lichidul de răcire absoarbe în mod continuu căldura din placa rece.

04|Căldura este evacuată din sistem

Lichidul de răcire, care transportă acum căldura absorbită, iese din ieșirea plăcii rece și intră într-o buclă externă de răcire pentru disiparea căldurii.

După răcire, lichidul re{0}}intră în placa rece, formând un ciclu continuu.

Prin urmare, ceea ce realizează cu adevărat o placă rece lichidă este un proces continuu de „transfer de căldură”, nu doar o reducere a temperaturii suprafeței dispozitivului.

De ce contează canalele de flux intern?

Pentru dispozitivele electronice de-putere mare, performanța unei plăci reci lichide nu depinde numai de material.

Designul canalului de curgere intern este, de asemenea, un factor cheie care determină performanța termică a plăcii reci.

Generarea de căldură nu este neapărat uniformă în diferite zone ale unui modul de putere. Dacă lichidul de răcire nu poate trece în mod adecvat prin zonele cu flux ridicat de-căldură-, se pot forma puncte fierbinți localizate.

Prin urmare, plăcile reci lichide trebuie proiectate cu canale de curgere interne adaptate la distribuția reală a sursei de căldură.

Proiectarea corectă a canalului de curgere poate ajuta:

Îmbunătățiți eficiența distribuției lichidului de răcire

Distribuiți lichidul de răcire mai rațional în diferite zone{0}}generatoare de căldură.

Îmbunătățiți schimbul de căldură în zonele cu flux ridicat de căldură

Optimizați căile de curgere pentru zonele surselor primare de căldură pentru a îmbunătăți eficiența transferului de căldură de la suprafețele solide la lichid de răcire.

Reduceți punctele fierbinți localizate

Îmbunătățiți capacitatea de răcire în zonele cu temperatură ridicată-pentru a obține o distribuție mai uniformă a temperaturii în modulul de alimentare.

Echilibrează performanța termică și căderea de presiune

Canalele de curgere mai complexe nu sunt neapărat mai bune.

Canalele prea complexe pot crește căderea de presiune și consumul de energie al pompei, astfel încât este necesară o optimizare cuprinzătoare între capacitatea de schimb de căldură, distribuția debitului și căderea de presiune.

Ce avantaje oferă răcirea cu lichid față de răcirea tradițională cu aer?

Pentru sistemele electronice de-putere mare,-căldură cu flux{2}} mare, cea mai mare valoare a răcirii cu lichid constă în capacitatea sa de a oferi un transfer de căldură mai eficient și compact.

Capacitate mai mare de disipare a căldurii

Lichizi de răcire au o capacitate de căldură mai mare și o capacitate de schimb de căldură mai mare, gestionând eficient căldura generată de dispozitivele cu flux de căldură-înalt-.

Potenţial de densitate de putere mai mare

Când căldura poate fi îndepărtată mai eficient, sistemul are spațiu de proiectare pentru a crește și mai mult puterea pe unitate de volum.

Structură mai compactă

Plăcile reci lichide pot fi integrate direct lângă modulele de alimentare, creând o structură mai strânsă între sistemul de management termic și dispozitivele{0}}generatoare de căldură.

Management termic mai precis

Prin proiectarea canalelor de flux în jurul locațiilor surselor de căldură, poate fi aplicată o răcire mai direcționată în diferite zone-generatoare de căldură.

Scalabilitate mai bună a sistemului

Pe măsură ce sistemele de conversie a energiei se deplasează către o putere mai mare, tehnologia de răcire cu lichid poate oferi o bază de gestionare termică pentru viitoarele aplicații cu sarcină mai mare de-caldă-.

Cum să selectați o placă rece de lichid pentru un transformator-solid

O placă rece lichidă nu este pur și simplu „cu cât capacitatea de disipare a căldurii este mai mare, cu atât mai bine”.

Pentru aplicațiile cu transformatoare cu stare solidă-, trebuie luați în considerare mai mulți factori.

1. Sarcina termică

Mai întâi, determinați căldura reală generată de dispozitivele de alimentare și zonele generatoare de căldură{0}}primară din sistem.

2. Densitatea fluxului de căldură

Aceeași pierdere totală de putere, dacă este concentrată în zone diferite, poate impune cerințe complet diferite pentru proiectarea canalului de curgere a plăcilor reci.

3. Debitul lichidului de răcire

Debitul afectează capacitatea de schimb de căldură a plăcii reci și este, de asemenea, legat de consumul de energie al pompei sistemului.

4. Căderea de presiune

Structurile mai complexe ale canalelor de curgere necesită de obicei mai multă atenție la căderea presiunii.

Prin urmare, trebuie să se găsească un echilibru rezonabil între performanța termică și consumul de energie al pompei.

5. Uniformitatea temperaturii

O placă rece lichidă excelentă nu trebuie doar să reducă temperatura maximă, ci și să minimizeze diferențele de temperatură între diferite zone.

6. Integrare structurală

Placa rece lichidă trebuie să se potrivească cu semiconductorii de putere, materialele de interfață termică și structura generală a transformatorului în stare solidă{0}.

7. Procesul de fabricație

Structura finală a canalului de curgere trebuie să îndeplinească, de asemenea, cerințele practice de fabricație, fiabilitate și producție în masă.

Prin urmare, selectarea unei plăci reci lichide este în esență o optimizare cuprinzătoare între proiectarea termică, proiectarea fluidelor, proiectarea structurală și procesul de fabricație.

Ce face o placă rece lichidă de-înaltă performanță?

Nu există o singură „structură de canal de flux” unică care să se aplice tuturor aplicațiilor.

O placă rece lichidă-de înaltă performanță trebuie să fie proiectată complet pe baza parametrilor reali de aplicare:

Locația sursei de căldură → Densitatea fluxului de căldură → Lichidul de răcire → Debitul → Structura canalului de curgere → Căderea de presiune → Uniformitatea temperaturii → Procesul de fabricație

Prin urmare, o placă rece lichidă de înaltă{0}performanță nu urmărește maximizarea unui singur parametru, ci mai degrabă:

Schimb de căldură mai eficient + Distribuție mai rațională a fluxului + Cădere de presiune mai mică + Structură mai fiabilă + O mai bună consistență în fabricație

Cum oferă Pioneer Thermal soluții de răcire cu lichid pentru transformatoarele cu stare solidă{0}?

Pioneer Thermal se concentrează pe soluții avansate de răcire cu lichid și de gestionare termică pentru dispozitive electronice de mare-putere.

Pentru aplicațiile electronice de putere mare-, cum ar fi transformatoarele cu stare solidă-, Pioneer Thermal poate proiecta plăci reci lichide pe baza distribuției reale a sursei de căldură, a densității de putere, a spațiului de instalare și a cerințelor sistemului de răcire ale modulului de putere.

Prin optimizarea structurii canalului intern de curgere a plăcii reci lichide, lichidul de răcire este direcționat mai eficient prin zonele critice generatoare de căldură-, obținând un transfer și o îndepărtare eficiente a căldurii.

Această abordare-optimizată de răcire cu lichid poate ajuta sistemele electronice de putere-de mare putere:

Îmbunătățiți capacitatea de disipare a căldurii → Controlați temperatura de funcționare → Sprijină o densitate de putere mai mare → Realizați un design mai compact al sistemului

De ce sunt importante plăcile reci lichide pentru puterea AI viitoare?

Dezvoltarea puterii de calcul AI conduce la creșterea continuă a cererii de energie pentru centrele de date.

Viitoarele sisteme de alimentare AI nu trebuie doar să furnizeze o putere mai mare, ci și să realizeze o conversie mai eficientă a energiei electrice într-un spațiu limitat.

Acest lucru înseamnă:

Putere mai mare → Densitate mai mare de putere → Densitate mai mare a fluxului termic → Cerințe mai mari de management termic

Tehnologiile avansate de conversie a puterii, cum ar fi transformatoarele cu stare solidă-, oferă noi direcții de dezvoltare pentru viitoarele arhitecturi de putere AI.

Plăcile reci lichide au o sarcină importantă de management termic în acest sens.

Ele nu sunt doar o „componentă de disipare a căldurii”, ci o parte importantă care conectează:

Dispozitive de alimentare, management termic, densitate de putere, fiabilitatea sistemului și design structural

Rezumatul cunoștințelor de bază

Ce este o placă rece lichidă?

O placă rece lichidă este o componentă de management termic care elimină căldura generată de dispozitivele de alimentare prin circulația internă a lichidului de răcire.

De ce transformatoarele cu stare solidă-au nevoie de plăci reci lichide?

Deoarece-semiconductorii de mare putere generează sarcini termice semnificative, iar densitatea de putere mai mare impune cerințe mai mari pentru managementul termic.

Cum funcționează o placă rece lichidă?

Printr-un ciclu continuu de „generare de căldură a dispozitivului - transfer de căldură - absorbție de căldură a agentului de răcire - îndepărtare a căldurii” pentru a obține o răcire susținută.

Ce determină performanța plăcii rece lichide?

Distribuția sursei de căldură, densitatea fluxului de căldură, structura canalului de curgere, debitul lichidului de răcire, căderea de presiune, uniformitatea temperaturii și procesul de fabricație determină împreună performanța acesteia.

Ce pot aduce plăcile reci lichide la transformatoarele-solide?

Capacitate mai eficientă de îndepărtare a căldurii, o structură de management termic mai compactă și potențialul de a susține proiecte cu densitate de putere mai mare.

De ce este relevant pentru puterea AI?

Pe măsură ce cererea de energie a infrastructurii AI continuă să crească, sistemele de-conversie a puterii de mare putere necesită tehnologii de management termic mai avansate, iar plăcile reci lichide sunt una dintre tehnologiile importante implicate.

Pioneer Thermal

Alimentarea Viitorului. Gestionarea căldurii.

Pe măsură ce infrastructura AI și sistemele electronice de putere-de mare putere continuă să se dezvolte, managementul termic va deveni din ce în ce mai important pentru proiectarea sistemului.

Pioneer Thermal se angajează să furnizeze soluții fiabile de management termic pentru sistemele electronice de putere de-generație următoare, de înaltă-putere, de înaltă-densitate, printr-un design avansat al plăcilor reci cu lichid și al canalului de curgere.

Făcând posibilă o densitate de putere mai mare. Permiterea sistemelor de conversie a energiei de generația următoare-să își deblocheze continuu potențialul de performanță.