سری فناوری مدیریت حرارتی: مدیریت خنک کننده برق

هنگامی که مهندسان برق عبارت&را ذکر می کنند، بیشتر مردم به لوله های MOS، مبدل ها، ترانسفورماتورها و غیره فکر می کنند.

در واقع مدیریت توان خیلی بیشتر از اینهاست.

منبع تغذیه هنگامی که کار می کند گرما تولید می کند و افزایش مداوم دما باعث تغییرات عملکردی می شود که در نهایت ممکن است منجر به خرابی سیستم شود.

علاوه بر این، گرما عمر قطعات را کوتاه کرده و بر قابلیت اطمینان طولانی مدت تأثیر می گذارد.

بنابراین مدیریت توان شامل مدیریت حرارتی نیز می شود. در مورد مدیریت حرارتی، دو دیدگاه وجود دارد که باید درک شود:

& quot;Micro"|مسئله

یک قطعه به دلیل تولید گرمای بیش از حد بیش از حد گرم شده است، اما دمای بقیه سیستم و کیس در حد مجاز است.

& quot;ماکرو"|مسئله

دمای کل سیستم به دلیل انباشته شدن گرما از چندین منبع حرارتی بسیار بالا است.

مهندس باید تعیین کند که چه تعداد از مسائل مدیریت حرارتی خرد و کلان است و میزان همبستگی بین این دو.

درک ساده این است که حتی اگر افزایش دمای یک جزء مولد گرما از حد مجاز خود فراتر رود و باعث گرم شدن کل سیستم شود، لزوماً به این معنی نیست که کل سیستم بیش از حد گرم شده است، بلکه گرمای اضافی تولید شده توسط قطعه باید پراکنده شود.

پس گرما کجا می رود؟

در مکانی سردتر پراکنده می شود، می تواند قسمت مجاور سیستم و شاسی باشد یا می تواند خارج از شاسی باشد (تنها زمانی امکان پذیر است که دمای بیرون کمتر از دمای داخلی باشد).

مدیریت حرارتی از اصول اولیه فیزیک پیروی می کند. سه راه برای انتقال حرارت وجود دارد: تابش، رسانش و همرفت.

برای اکثر سیستم های الکترونیکی، برای دستیابی به سرمایش مورد نیاز این است که ابتدا گرما را با رسانایی از منبع گرما خارج کرده و سپس آن را با همرفت به مکان های دیگر منتقل کنیم.

هنگام انجام طراحی حرارتی، ترکیب سخت افزارهای مختلف مدیریت حرارتی برای دستیابی موثر به رسانایی و همرفت مورد نیاز ضروری است.

سه جزء متداول خنک کننده وجود دارد: رادیاتور، لوله های حرارتی و فن.

رادیاتور و لوله حرارتی سیستم های خنک کننده غیرفعال بدون منبع تغذیه هستند، در حالی که فن یک سیستم خنک کننده هوای اجباری فعال است.

رادیاتور یک ساختار آلومینیومی یا مسی است که می تواند گرما را از یک منبع گرما از طریق رسانایی دریافت کند و گرما را به جریان هوا (در برخی موارد، به آب یا مایعات دیگر) منتقل کند تا به همرفت برسد.

هیت سینک ها در هزاران اندازه و شکل هستند، از باله های فلزی مهر و موم شده کوچک که یک ترانزیستور را به هم متصل می کنند تا اکستروژن های بزرگ با پره های (انگشت) زیادی که می توانند جریان هوای همرفتی را قطع کرده و گرما را به آن منتقل کنند.

رادیاتور دارای مزایای عدم وجود قطعات متحرک، هزینه های عملیاتی، حالت های خرابی و غیره است.

هنگامی که رادیاتور به منبع گرما متصل می شود، با افزایش هوای گرم، همرفت به طور طبیعی رخ می دهد، بنابراین جریان هوا شروع می شود و ادامه می یابد.

اگرچه استفاده از رادیاتور آسان است، اما اشکالاتی نیز دارد: 1. رادیاتوری که گرمای زیادی را منتقل می کند، بزرگ، پرهزینه و سنگین است و باید به درستی قرار گیرد، که بر روی چیدمان فیزیکی برد مدار تأثیر می گذارد یا آن را محدود می کند.

2. باله ها ممکن است توسط گرد و غبار در جریان هوا مسدود شده و کارایی را کاهش دهند.

3. باید به طور صحیح به منبع گرما متصل شود تا گرما از منبع گرما به رادیاتور به آرامی جریان یابد.

در نهایت، مدل سازی باید دو مشکل را حل کند:

1. مشکل اتلاف اوج و متوسط. به عنوان مثال، یک جزء حالت پایدار با اتلاف حرارتی مداوم 1 وات و یک دستگاه با اتلاف حرارتی 10 وات اما با سیکل کاری متناوب 10 درصد، اثرات حرارتی متفاوتی دارند.

یعنی میانگین اتلاف گرما یکسان است و جرم گرما و جریان گرمای مربوطه توزیع گرما متفاوتی را تولید می کند. اکثر برنامه های کاربردی CFD می توانند تجزیه و تحلیل استاتیک و پویا را ترکیب کنند.

2. اتصال فیزیکی ناقص بین اجزا و سطح مدل مینیاتوری، مانند اتصال فیزیکی بالای بسته آی سی و هیت سینک.

اگر اتصال فاصله کمی داشته باشد، مقاومت حرارتی این مسیر افزایش می یابد و لازم است سطح تماس را با یک پد حرارتی پر کنید تا هدایت حرارتی مسیر افزایش یابد.

مدیریت حرارتی می تواند دمای قطعات موجود در منبع تغذیه و محیط داخلی را کاهش دهد که می تواند عمر محصول را طولانی تر کرده و قابلیت اطمینان را بهبود بخشد.

اما مدیریت حرارتی یک مفهوم یکپارچه است، اگر به جزئیات تقسیم شود، موضوع بزرگی است.

این شامل مبادلات اندازه، قدرت، کارایی، وزن، قابلیت اطمینان و هزینه است. اولویت و محدودیت های پروژه باید ارزیابی شود.