محلول حرارتی برای کلید صنعتی

همه ما می دانیم که اگر محصولات الکترونیکی اتلاف حرارت ضعیفی داشته باشند، راندمان عملکرد تراشه تا حد زیادی کاهش می یابد. اگر از دمای کاری مجاز بیشتر شود، باعث خرابی یا حتی سوختن تجهیزات می شود. بنابراین هنگام طراحی کلیدهای صنعتی باید به طراحی اتلاف حرارت توجه کافی داشته باشیم، محلول و پارامترهای حرارتی مناسب را انتخاب کنیم.

طراحی حرارتی تجهیزات سوئیچ صنعتی عمدتاً شامل سه نوع فناوری است: عدم نصب هیت سینک، نصب هیت سینک و خنک کننده مایع.

1. بدون نصب هیت سینک، معمولاً برای خنک کننده دستگاه کم مصرف، و طراحی از سه جنبه زیر برای بهبود راندمان اتلاف گرما بدون نصب رادیاتور:
روش اول اتلاف حرارت رسانایی است که می تواند از موادی با رسانایی حرارتی بالا برای تولید اجزای انتقال حرارت استفاده کند یا مقاومت حرارتی تماسی را کاهش دهد و مسیر حرارتی را تا حد امکان کوتاه کند.
نوع دوم اتلاف حرارت همرفتی است که شامل دو روش اتلاف حرارت همرفتی طبیعی و اتلاف گرمای همرفتی اجباری است. اتلاف گرمای جابجایی طبیعی باید به نکات زیر توجه داشته باشد: هنگام طراحی بردهای مدار چاپی و قطعات باید فضای اضافی باقی بماند. هنگام تنظیم اجزاء، باید به توزیع معقول میدان دما توجه شود. سطح تماس را با رسانه های همرفتی افزایش دهید
روش سوم استفاده از ویژگی های تابش حرارتی است که می توان با افزایش زبری سطح عنصر گرمایش، افزایش اختلاف دمای محیط اطراف عنصر تابشی یا افزایش سطح عنصر تابشی به دست آورد.
این طرح که نیازی به هیت سینک اضافی ندارد، عموما گرمای تراشه را به پوسته بیرونی محصول هدایت می کند، ناحیه تبادل حرارت را افزایش می دهد و در خنک شدن سریع نقش دارد. همزمان، سوراخ‌های تهویه نیز روی شاسی باز می‌شوند یا فن‌های سیستم برای افزایش تبادل حرارت بین داخل و خارج شاسی اضافه می‌شوند.

2. اضافه کردن هیت سینک خنک کننده هوا:

با افزودن هیت سینک خنک کننده هوا، می توانیم به راحتی دستگاه را با خنک کننده فعال یا خنک کننده هوای اجباری خنک کنیم، اما همچنان باید نکات زیر را در نظر بگیریم:

1. انتخاب هیت سینک. اصل انتخاب هیت سینک این است که تا حد امکان یک هیت سینک با حجم کم و وزن سبک را با فرض اطمینان از اتلاف حرارت کافی انتخاب کنید تا در فضای داخلی صرفه جویی شود و وزن کل آداپتور برق کاهش یابد.

2. نصب هیت سینک. هنگام نصب هیتاینک باید تا حد امکان روش نصب با اتلاف حرارت کم و مقاومت حرارتی انتخاب شود.

3. مقاومت حرارتی رابط را به حداقل برسانید. سطح هیت سینک باید صاف و صاف باشد و با گریس سیلیکونی یا واشر رسانای گرما اعمال شود تا مقاومت حرارتی تماس بین رادیاتور و نیمه هادی برق کاهش یابد.

3. طراحی فن خنک کننده:

فن یک سوئیچ تجاری معمولی همیشه با سرعت کامل (SPD) کار می کند که نه تنها باعث اتلاف انرژی و افزایش نویز کلی می شود، بلکه باعث افزایش تولید برق غیر ضروری و تجمع گرد و غبار در داخل شاسی می شود. از همه مهمتر، طول عمر فن در سرعت کامل حدود 20000 ساعت است که 2.28 سال است (طبق داده های ارائه شده توسط SANYOFANDATASHEET). پس از 20000 ساعت، سرعت فن به تدریج کاهش می یابد و باعث ناپایداری کل دستگاه می شود. اما به دلیل کمبود واحدهای نظارتی، تشخیص این خطر پنهان دشوار است. به عنوان مثال، هنگامی که نرخ تلفات بسته سوئیچ های صنعتی به تدریج افزایش می یابد، تشخیص اینکه به دلیل قدیمی شدن فن، کاهش سرعت و تجمع گرد و غبار بیش از حد غلیظ است که باعث دمای کلید می شود، آسان نیست. اجزای داخل شاسی بلند شوند.

در مرحله اولیه طراحی سوئیچ، برای تنظیم دمای کار تراشه گرمایش، باید به طور کامل محیط عملیاتی تجهیزات و بالاترین دمای عملیاتی تمام قطعات الکترونیکی را در نظر بگیریم. سپس هنگام طراحی ساختار مادربرد و پوسته، باید طراحی هیت سینک را نیز در نظر بگیریم تا طراحی حرارتی و ساختاری را با بهترین طرح تطبیق هماهنگ کند و نیازهای مختلف عملکرد تجهیزات را برآورده کند.