Lämpöjäähdytysrakenne tehonsyöttölaitteille

Tiedämme kaikki, että lämmönhallinta on tärkeä osa virranhallintaa. Sen on pidettävä komponentit ja järjestelmät lämpötilarajoissa. Passiiviset ratkaisut alkavat jäähdytyselementeistä ja lämpöputkista, ja niissä voidaan käyttää tuulettimia aktiiviseen jäähdytykseen jäähdytysvaikutuksen tehostamiseksi.

Komponenttitason ja valmiin tuotteen tason järjestelmämallinnuksen avulla suunnittelijat voivat tehdä ensimmäisen asteen likimääräisen analyysin jäähdytysstrategiasta. Laskennallisen nestedynamiikan käyttäminen lisäanalyyseihin voi täysin ymmärtää yleisen lämpötilanteen ja jäähdytysstrategian muutosten vaikutuksen. Kaikki lämmönhallintaratkaisut sisältävät kompromisseja koon, tehon, tehokkuuden, painon, luotettavuuden ja kustannusten suhteen, ja niiden on arvioitava projektin prioriteetit ja rajoitteet.

Kaikki lämmönhallintaratkaisut noudattavat fysiikan perusperiaatteita. Jäähdytystilassa on kolme lämmönjohtamistapaa: säteily, johtuminen ja konvektio

Useimmissa elektronisissa järjestelmissä tarvittava jäähdytys on antaa lämmön poistua suorasta lämmönlähteestä johtuen ja siirtää se sitten konvektiolla muihin paikkoihin. Suunnitteluhaasteena on yhdistää erilaisia ​​lämmönhallintalaitteita vaaditun johtavuuden ja konvektion saavuttamiseksi tehokkaasti. Yleisimmin käytettyjä jäähdytyselementtejä on kolme: jäähdytin, lämpöputki ja tuuletin. Patterit ja lämpöputket ovat passiivisia jäähdytysjärjestelmiä ilman virransyöttöä, joka sisältää myös luonnollisesti indusoidut johtumis- ja konvektiomenetelmät. Sitä vastoin puhallin on aktiivinen pakkoilmajäähdytysjärjestelmä.

Jäähdytyselementin jäähdytys:

Jäähdytyselementti on alumiini- tai kuparirakenne, joka voi saada lämpöä lämmönlähteestä johtumisen kautta ja siirtää lämpöä ilmavirtaan (joissakin tapauksissa veteen tai muihin nesteisiin) konvektion toteuttamiseksi. Lämpöpatterit ovat tuhansia kokoja ja muotoja, pienistä metallirivoista, jotka yhdistävät yhden transistorin, suuriin ekstruusioihin, joissa on useita ripoja, jotka voivat siepata ja siirtää lämpöä konvektiiviseen ilmavirtaan.

Yksi jäähdytyslevyn eduista on, että siinä ei ole liikkuvia osia, käyttökustannuksia ja vikatiloja. Kun oikean kokoinen jäähdytyselementti on liitetty lämmönlähteeseen, lämmin ilman noustessa tapahtuu luonnollisesti konvektiota, joka alkaa ja jatkaa ilmavirran muodostamista. Siksi nämä edut ovat erittäin tärkeitä käytettäessä jäähdytyselementtiä tasaisen ilmavirran aikaansaamiseksi lämmönlähteen sisään- ja ulostulon välillä. Lisäksi tuloaukon on oltava jäähdyttimen alapuolella ja ulostulon on oltava yläpuolella; Muuten kuuma ilma pysähtyy lämmönlähteeseen, mikä pahentaa tilannetta entisestään.

Lämpöputkien lisääminen:

Lämpöputken tehtävänä on imeä lämpöä lämmönlähteestä ja siirtää se kylmempään alueeseen, mutta se ei itse toimi jäähdyttimenä. Kun lämmönlähteen lähellä ei ole tarpeeksi tilaa patterin sijoittamiseen tai ilmavirta on riittämätön, voidaan käyttää lämpöputkea. Lämpöputkella on korkea hyötysuhde ja se voi siirtää lämpöä lähteestä hallintaa helpompaan paikkaan.

Jäähdytystuulettimen lisääminen:

Ilmeisesti tuulettimet lisäävät kustannuksia, vaativat tilaa ja lisäävät järjestelmän melua. Sähkömekaanisena laitteena puhallin on myös altis vikaantumiselle, mikä kuluttaa energiaa ja vaikuttaa koko järjestelmän tehokkuuteen. Kuitenkin monissa tapauksissa, varsinkin kun ilmavirtausreitti on kaareva, pystysuora tai tukkeutunut, ne ovat yleensä ainoa tapa saada riittävä ilmavirta. Monissa sovelluksissa käytetään lämpöohjattuja tuulettimia, jotka toimivat vain silloin, kun niitä tarvitaan vähentämään nopeutta, mikä vähentää virrankulutusta, ja käyttävät siipiä, jotka minimoivat melun optimaalisella toimintanopeudella.

Mallinnus ja lämpösimulaatio:

Mallintaminen ja simulointi ovat välttämättömiä tehokkaan lämmönhallintastrategian kannalta, jotta voidaan määrittää, kuinka paljon jäähdytysilmaa tarvitaan ja kuinka jäähdytys saavutetaan. Ilmavirta eri lämmönlähteiden läpi voidaan mitoittaa niin, että sen lämpötila pysyy sallitun rajan alapuolella. Käyttämällä ilman lämpötilaa, käytettävissä olevaa ei-pakotetun ilmavirran virtausta, tuulettimen ilmavirtausta ja muita tekijöitä peruslaskelmaan, voimme karkeasti ymmärtää lämpötilatilanteen.

Muutamalla säädöllä suunnittelijat voivat nähdä, tarvitsevatko suuremmat ilmaportit enemmän ilmaa, määrittää, ovatko muut ilmavirtausreitit tehokkaampia, tunnistaa eroja suurempien tai erilaisten lämpöpatterien käytössä, tutkia lämpöputkien käyttöä kuumien kohtien siirtämiseen jne. Nämä CFD-mallinnusohjelmistopaketit voivat tuottaa taulukkotietoja ja värikuvia lämmön haihtumista. Myös tuulettimen koon, ilmavirran ja asennon muutokset on helppo mallintaa.

Tehonhallinta myös lämmönhallintaa, erityisesti miten tehoon liittyvien toimintojen jäähdytys vaikuttaa lämpösuunnitteluun ja lämmön kertymiseen. Lisäksi, vaikka komponentit ja järjestelmät jatkaisivat toimintaansa määrittelyalueella, lämpötilan nousu aiheuttaa suorituskyvyn muutoksia komponenttien parametrien muuttuessa. Ylikuumeneminen voi myös lyhentää komponenttien käyttöikää ja siten lyhentää vikojen välistä keskimääräistä aikaa, mikä on myös huomioitava tekijä pitkän aikavälin luotettavuuden varmistamiseksi.