فن آوری خنک کننده که می تواند اتلاف گرما و اصل کار آن را بهبود بخشد

حال، اجازه دهید وارد مشکل نهایی شویم که همه به آن اهمیت می دهند: اتلاف گرما.

باله حرارتی

هیت سینک یک دستگاه انتقال حرارت غیرفعال است. هنگام انتقال حرارت از پکیج آی سی به محیط اطراف، مقاومت حرارتی آن بسیار کمتر از مقاومت حرارتی موازی پکیج به محیط ناشی از همرفت حرارتی و تشعشعات حرارتی است.

شکل 1 مدل مقاومت حرارتی هیت سینک N-fin را نشان می دهد (N تعداد Fin است)، که در آن مواد رابط حرارتی (TIM) به بالای بسته متصل است. ما برای بهبود تماس بین پکیج و هیت سینک به TIM نیاز داریم، بنابراین مقاومت حرارتی موثر هیت سینک باید شامل مقاومت حرارتی TIM باشد.

مقاومت معادل هیت سینک تقریبا برابر است با مقاومت TIM به اضافه مقاومت در پایین هیت سینک و مقاومت هیت سینک تقسیم بر عدد N. از آنجایی که مساحت هیت سینک می تواند بزرگتر باشد. نسبت به سطح بالای بسته، همرفت گرمایی و مقاومت در برابر تشعشع حرارتی آن می تواند کوچکتر از همرفت حرارتی و مقاومت تابش حرارتی سطح بالایی بسته باشد. علاوه بر این، اگر مقاومت بر تعداد پره های هیت سینک تقسیم شود، می توان به بهبود N برابری دست یافت. با این حال، برای یک سطح زیرلایه هیت سینک معین، زمانی که افزایش Fin بیشتر از مقدار معینی باشد، در نهایت باعث افزایش مقاومت حرارتی هر پره می شود: این به این دلیل است که هیت سینک ها شروع به نزدیک شدن به یکدیگر می کنند و اثربخشی را کاهش می دهند. ضریب انتقال حرارت. . و از آنجایی که این مقاومت های حرارتی به طور مستقیم مقاومت حرارتی موثر هیت سینک را افزایش می دهد، انتخاب مواد با رسانایی حرارتی بالا برای هیت سینک و TIM بسیار مهم است تا عملکرد کلی هیت سینک را بهبود بخشد.

سینک حرارتی

یکی دیگر از تکنیک‌های خنک‌کننده سیستم‌های الکترونیکی، استفاده از گذرگاه‌های حرارتی و سینک‌های حرارتی برای پخش گرمای بیشتر از آی‌سی به پشت PCB است. سوراخ‌های اتلاف گرما که در زیر آی‌سی قرار می‌گیرند می‌توانند مقاومت حرارتی PCB را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و به هدایت گرما به صفحه اتلاف گرما که در پایین PCB قرار دارد کمک کنند. رادیاتور از مواد با رسانایی حرارتی بالا (مانند گرافیت) ساخته شده است و سطح بیشتری برای بهبود اتلاف گرما دارد.

پنکه

هنگامی که سینک های حرارتی غیرفعال یا رادیاتورها برای از بین بردن گرما کافی نیستند، سیستم های الکترونیکی مصرفی مانند رایانه های رومیزی، رایانه های نوت بوک، پروژکتورها و غیره نیز می توانند از فن های الکترونیکی برای دفع گرما استفاده کنند. فن ها از موتورهای الکتریکی استفاده می کنند و به برق نیاز دارند تا به طور فعال جریان هوا را در اطراف سیستم برای حذف گرما حرکت دهند. این ممکن است باعث ایجاد نویز صوتی شود، بنابراین هنگام انتخاب فن باید مسائل مربوط به نویز و قابلیت اطمینان را در نظر گرفت. امروزه بسیاری از فن ها می توانند از سیگنال های مدولاسیون عرض پالس (PWM) برای کنترل سرعت استفاده کنند، بنابراین می توانید یک سیستم مدیریت حرارتی طراحی کنید تا به صورت دینامیکی سرعت فن را بر اساس دمای سیستم تنظیم کنید.

لوله حرارتی

لوله حرارتی یک وسیله انتقال حرارت است که از اصول هدایت گرما و تغییر فاز برای انتقال حرارت بین اجزای جامد استفاده می کند. تغییر فاز لوله رادیاتور معمولاً به فرآیندی اطلاق می شود که در آن مایع در انتهای تبخیر به نقطه جوش می رسد و تبخیر می شود و به صورت گاز در لوله پخش می شود. پس از رسیدن به انتهای سرد، متراکم شده و گرما آزاد می کند و سپس مایع با عمل مویرگی به انتهای تبخیر برمی گردد. در حرکت انتقال حرارت از انتهای تبخیر به انتهای متراکم، این فرآیند به طور مداوم تکرار خواهد شد. لوله های حرارتی همچنین به طور گسترده در سیستم های الکترونیکی مصرفی مانند رایانه ها، تبلت ها و گوشی های هوشمند استفاده می شود.

دریچه گاز پویا

در نهایت، به عنوان مهندسان برق، ما واقعاً می‌توانیم از تکنیک‌های مختلف کاهش قدرت برای کنترل مصرف برق سیستم استفاده کنیم، اما این معمولاً عملکرد سیستم را کاهش می‌دهد. هدف ما این است که مشتریان را قادر کنیم تا بهترین تجربه کاربری را داشته باشند و در عین حال عملکرد را تا حد ممکن ارزیابی کنیم. در حال حاضر بسیاری از سیستم های الکترونیکی از حسگرهای حرارتی در سراسر PCB استفاده می کنند، که به پردازنده روی برد اجازه می دهد تا دمای سیستم را کنترل کند و زمانی که دما افزایش می یابد، تصمیم گیری های پویا را اتخاذ کند. به عنوان مهندسان برق، ما به طور طبیعی منحنی های مختلف قدرت سیستم را درک می کنیم. ما می‌توانیم با روشن کردن فن، کاهش عملکرد، غیرفعال کردن بخش‌های مختلف سیستم، یا محدود کردن سرعت ساعت زمانی که دمای سیستم به آستانه‌های دمایی متفاوتی می‌رسد، به انتظارات خود برسیم.