Sähkölaitteen lämpösuunnittelu

Tällä hetkellä elektroniset komponentit kehittyvät kohti pienentämistä, korkeaa integraatiota ja korkeaa hyötysuhdetta, mikä parantaa tehokkaasti elektroniikkalaitteiden suorituskykyä, ja myös elektroniikkalaitteiden koko kehittyy kohti pienentämistä. Tämä vaikeuttaa elektroniikkatuotteiden lämpösuunnittelua. Elektroniset laitteet koostuvat useista yksiköistä. Kun laitteeseen kytketään virta, nämä elektroniset komponentit tuottavat paljon lämpöä ja laitteen sisällä oleva lämpötila nousee nopeasti. Jos lämpöä ei voida siirtää ja päästää ulos ajoissa, se vaikuttaa vakavasti laitteen normaaliin toimintaan ja jopa vahingoittaa sitä. Siksi lämmönpoistosuunnittelu on erittäin tärkeä osa elektroniikkalaitteiden rakennesuunnittelua.

Lämmönsiirron tapa:

Yleisesti ottaen on olemassa kolme lämmönjohtamisen muotoa: johtuminen, konvektio ja säteily.

Jäähdytystilan valinta:

Koska elektronisissa laitteissa on useita elektronisia komponentteja, laitteiden rakenne on myös monimutkainen. Elektroniikkalaitteiden rakenteessa on monia sisäisiä lämmönsiirtotiloja, ja monissa tapauksissa niitä esiintyy rinnakkain. Siksi lämmönpoistomenetelmän valintaan tarvitaan elektronisten komponenttien ja työympäristön parametrit. Kosteassa ympäristössä käytettävien elektronisten komponenttien on oltava suljettuja lämmön haihduttamiseksi. Elektroniikkalaitteille, jotka eivät tarvitse suljettua suunnittelua, lämmönpoistomenetelmäksi valitaan luonnollinen lämmönpoisto, mutta paljon lämpöä tuottaville laitteille on tarpeen edistää lämmönpoistoa tai käyttää pakotettua ilmajäähdytystä lämmön poistamiseksi.

Pääasiassa lämpösuunnittelu:

Ilman luonnollinen konvektiojäähdytys: käytä laitteen vaippaa jäähdyttimenä, kiinnitä lämmityslaite vaippaan ja siirrä lämpö suoraan ilmaan. Luonnollinen jäähdytys sopii paremmin pienitehoisiin lämmityslaitteisiin.

Ilman pakotettu konvektiojäähdytys: se ei ole pelkästään suunnittelultaan yksinkertainen, vaan myös kätevä ja taloudellinen käyttää, ja sen käyttö on laajempi korkean luotettavuuden ansiosta.

Nestejäähdytys: korkean hyötysuhteensa ja kompaktiuutensa ansiosta sitä käytetään laajalti elektronisten yksiköiden jäähdyttämiseen, joilla on korkea terminen juoksevuus, ja siitä on tullut lämpösuunnittelun tutkimuksen painopiste. Nestejäähdytys voi olla yksivaiheinen tai kaksivaiheinen, sisältäen pääasiassa suoran tai epäsuoran jäähdytyksen.

TEC-jäähdytys: Sen etuja ovat ilman melua ja tärinää, kompakti rakenne, kätevä käyttö ja huolto, ei kylmäainetta, ja jäähdytystehoa ja jäähdytysnopeutta voidaan säätää muuttamalla virtaa. Sitä käytetään laajalti järjestelmissä, joissa on vakiolämpötila ja tehotiheys, ja sitä voidaan käyttää myös matalan lämpötilan suprajohtavien elektronisten laitteiden jäähdyttämiseen.

Mikrokanavajäähdytys:

Anisotrooppisilla piikiekoilla tai substraateilla anisotrooppista syövytystä käytetään mittakaavakanavien luomiseen. Kun neste virtaa kohtauskanavan läpi, neste voi lämmittää tai suoraan absorboida lämpöenergiaa. Tällä hetkellä neste on erittäin epätasapainoisessa tilassa ja lämmönsiirtoenergia on suuri. Lisäksi kokeet osoittavat, että vaikka jäähdytysneste virtaa mikrokanavan läpi yhdessä vaiheessa, sen jäähdytysvaikutus on paljon parempi kuin nestekiehumisen jäähdytykseen.

Viime vuosina on tehty jatkuvaa lämpösuunnitteluteknologiaan liittyvää tutkimusta. Samalla kun kehitetään jatkuvasti useita korkean lämmönjohtavuuden omaavia materiaaleja, näiden materiaalien laaja käyttö parantaa huomattavasti nykyistä elektroniikkalaitteiden lämmönpoistotekniikkaa.