Hőkezelési technológiai sorozat: Teljesítményhűtés-kezelés

Amikor a villamosmérnökök a"energiagazdálkodás" kifejezést említik, a legtöbb embernek a MOS csövek, konverterek, transzformátorok stb.

Valójában az energiagazdálkodás sokkal több ennél.

A tápegység működés közben hőt termel, a folyamatos hőmérséklet-emelkedés pedig teljesítménybeli változásokat okoz, ami végül rendszerhibákhoz vezethet.

Ezenkívül a hő lerövidíti az alkatrészek élettartamát és befolyásolja a hosszú távú megbízhatóságot.

Ezért az energiagazdálkodás magában foglalja a hőkezelést is. A hőkezeléssel kapcsolatban két szempontot kell megérteni:

& quot;Mikro"|Probléma

Egyetlen alkatrész túlmelegedett a túlzott hőtermelés miatt, de a rendszer többi részének és a ház hőmérséklete a határértéken belül van.

& quot;Makró"|Probléma

Az egész rendszer hőmérséklete túl magas a több hőforrásból származó hő felhalmozódása miatt.

A mérnöknek meg kell határoznia, hogy a hőkezelési problémák közül hány mikro- és makroszintű, és a kettő közötti összefüggés mértékét.

Egyszerűen érthető, hogy még ha egy hőtermelő alkatrész hőmérséklet-emelkedése túllépi a megengedett határértéket, és az egész rendszer felmelegedését okozza, ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy az egész rendszer túlmelegszik, de az alkatrész által termelt többlethőnek kell. szertefoszlik.

Szóval hova megy a meleg?

Hidegebb helyre szétszórva lehet a rendszer és az alváz szomszédos része, vagy az alvázon kívül (csak akkor lehetséges, ha a külső hőmérséklet alacsonyabb, mint a belső hőmérséklet).

A hőkezelés a fizika alapelveit követi. A hővezetésnek három módja van: sugárzás, vezetés és konvekció.

A legtöbb elektronikus rendszernél a szükséges hűtés eléréséhez először a hőt hagyják vezetés útján elhagyni a hőforrást, majd konvekcióval továbbítják más helyekre.

A termikus tervezés során a szükséges vezetés és konvekció hatékony elérése érdekében különféle hőkezelési hardvereket kell kombinálni.

Három leggyakrabban használt hűtőelem létezik: radiátorok, hőcsövek és ventilátorok.

A radiátor és a hőcső passzív, tápellátás nélküli hűtőrendszer, míg a ventilátor aktív kényszerlevegős hűtőrendszer.

A radiátor alumínium vagy réz szerkezet, amely hővezetés útján hőt nyerhet hőforrásból, és a hőt a légáramnak (egyes esetekben víznek vagy más folyadékoknak) továbbítja a konvekció elérése érdekében.

A hűtőbordák több ezer méretű és formájúak, a kis, préselt fém bordáktól, amelyek egyetlen tranzisztort kötnek össze, a nagy, sok bordával (ujjjal) rendelkező extrudálásokig, amelyek képesek felfogni a konvektív légáramlást, és átadni a hőt.

A radiátor előnye, hogy nincsenek mozgó alkatrészek, üzemeltetési költségek, meghibásodási módok stb.

Amint a radiátor csatlakoztatva van a hőforráshoz, ahogy a meleg levegő felemelkedik, a konvekció természetesen megtörténik, így beindul és tovább alakul a légáramlás.

Bár a radiátor használata egyszerű, van néhány hátránya: 1. A nagy hőt átadó radiátor nagy, költséges és nehéz, és megfelelően kell elhelyezni, ami befolyásolja vagy korlátozza az áramköri lap fizikai elrendezését;

2. A légáramlásban lévő por eltömítheti a bordákat, ami csökkenti a hatékonyságot;

3. Megfelelően kell csatlakoztatni a hőforráshoz, hogy a hő zökkenőmentesen áramolhasson a hőforrásból a radiátorba.

Végül a modellezésnek két problémát kell megoldania:

1. A csúcs és az átlagos disszipáció problémája. Például egy steady-state komponens 1W folyamatos hődisszipációval és egy 10W hőleadású, de 10%-os szakaszos munkaciklusú eszköz eltérő hőhatást fejt ki.

Ez azt jelenti, hogy az átlagos hőleadás azonos, és a kapcsolódó hőtömeg és hőáram eltérő hőeloszlást eredményez. A legtöbb CFD-alkalmazás kombinálhatja a statikus és a dinamikus elemzést.

2. Az alkatrészek és a miniatűr modell felülete közötti tökéletlen fizikai kapcsolat, például az IC-csomag teteje és a hűtőborda közötti fizikai kapcsolat.

Ha a kapcsolat kis távolságú, akkor ennek az útnak a hőellenállása megnő, és az érintkezési felületet hőpárnával kell kitölteni az út hővezető képességének növelése érdekében.

A hőkezelés csökkentheti a tápegység és a belső környezet összetevőinek hőmérsékletét, ami meghosszabbíthatja a termék élettartamát és javíthatja a megbízhatóságot.

De a hőkezelés integrált fogalom, apróságokra lebontva hatalmas téma.

Ez magában foglalja a méret, a teljesítmény, a hatékonyság, a súly, a megbízhatóság és a költségek kompromisszumát. Értékelni kell a projekt prioritását és korlátait.