SBC-virtalähteen lämpösuunnittelu
Yksilevyinen tietokone (SBC) on helppo integroitu ratkaisu moniin ohjausongelmiin. Tämän idean suosio on johtanut SBC-tuotteiden määrän kasvuun markkinoilla. SBC-tuotteet kattavat laajan valikoiman suorituskyky- ja kustannusvaatimuksia suhteellisen yksinkertaisista mikrokontrolleripohjaisista ratkaisuista monimutkaisiin mutta kompakteihin korkean suorituskyvyn prosessoreihin ja kenttäohjelmoitavaan hybridiporttiin. taulukoita. Yleisesti ottaen tarve pakata suuri määrä laskentatehoa pieneen tilaan asettaa haasteita kuoren ja pakkauksen suunnittelussa, ja sillä on ketjuvaikutus tehonsyöttöalijärjestelmään.
Lämmöllä on suora vaikutus elektronisten järjestelmien suorituskykyyn. Elektroniset piirit, erityisesti ne, joita käytetään tehon muuntamiseen ja siirtoon, toimivat yleensä tehokkaammin alhaisissa lämpötiloissa, ja ne puolestaan pyrkivät haihduttamaan vähemmän energiaa hukkalämmön muodossa. Koko järjestelmän tehon kasvaessa tehokkaalla jäähdytyksellä saavutettava hyötysuhde kasvaa merkittävästi.
Viileämmällä toiminnalla on myös ketjureaktio luotettavuuteen. Jos järjestelmää käytetään alhaisemmassa lämpötilassa, niiden vian todennäköisyys tietyn ajan sisällä pienenee. Näiden tekijöiden vuoksi on tärkeää ottaa huomioon kaikki mahdollisuudet, kun tarkastellaan virtalähteen suunnitteluvaihtoehtoja, kuten jäähdytys ja kuormitus-hyötysuhdekäyrät. Elektroniikkayksiköille, kuten virtalähteelle, on kolme päätapaa lämmönpoistoon: säteily, konvektio ja johtuminen. Useimmissa ympäristöissä käytettäville elektronisille järjestelmille konvektio ja johtuminen ovat tärkeimpiä.
Konvektion kautta, kun energiaa siirretään järjestelmän kiinteistä komponenteista ilmamolekyyleihin, lämpö siirtyy virtalähteestä. Lämpöhäviö on verrannollinen järjestelmän läpi virtaavan ilman nopeuteen. Siksi pakotettu ilmajäähdytys tarjoaa suuremman jäähdytysasteen kuin luonnollinen liike, jonka lämpökokoonpano siirtää energiaa ilmamolekyyleihin.
Johto PCB-substraatin tai järjestelmän rungon läpi tarjoaa lisätavan poistaa lämpöä virtalähteestä, vaikka sitä pidetään perinteisesti vähemmän tärkeänä kuin konvektio. Lisäksi SBC-pohjaisessa järjestelmässä on myös tärkeää, että virtalähteen lämpöä ei voida siirtää prosessorikompleksiin, koska se lisää todennäköisyyttä, että laite siirtyy lämpösammukseen suojautuakseen korkean kuormituksen olosuhteissa.
Yleensä korkea kuparipitoisuus piirilevyssä ja kotelossa oleva metalli auttavat tarjoamaan hyvän polun lämmölle virtaamaan ulos virtalähteestä johtumisen kautta. Kotelon ulkopuolelle asennetut patterit auttavat siirtämään lämpöä järjestelmästä paikkoihin, joissa se voi hävitä konvektiolla. Jäähdytettävien laitteiden väliset raot on suositeltavaa täyttää lämpöä johtavalla liimalla ja maksimoida lämmön siirtyminen laitteesta patteriin. Pultit tai puristimet lisäävät kosketuspainetta, mikä myös parantaa lämmönsiirtoa jäähdytyselementtiin.
Järjestelmän virransyötön suunta vaikuttaa myös jäähdytystehoon sisäisten komponenttien sijoittelusta riippuen. Kun kuuma ilma pyrkii nousemaan, SBC:n alle asennettu virtalähde pyrkii siirtämään lämpöä prosessorikompleksin komponentteihin. Jos levy on asennettu pystysuoraan ja virtalähde on sivulla, kuuman ilman vaikutus on pienempi. Lämmölle herkät osat voidaan kuitenkin sijoittaa paremmin yksikön pohjaan.
Kun jäähdytyselementtejä käytetään sisäisesti, suurimman jäähdytyslevyn siipien tulee olla yhdensuuntaisia ilman virtaussuunnan kanssa. Luonnollisesti ilmavirtausta rajoittavat esteet, mikä on otettava huomioon. Tapa, jolla ilma poistuu järjestelmästä, auttaa määrittämään ilmavirran tehokkuuden. Paineen kertymisen estämiseksi ja puhaltimen tehokkuuden vähentämiseksi ilmanpoistoaukon poikkipinta-alan tulee olla vähintään 50 prosenttia suurempi kuin tuloaukon poikkipinta-ala.
Nämä tekijät huomioiden, ottamalla huomioon koko järjestelmän ympärille suunnitellut lämpöparametrit, suunnittelijat voivat hyödyntää täysimääräisesti korkean suorituskyvyn SBC:n saatavuutta, mutta myös hyödyntää täysimääräisesti hyllyltä saatavia tehomuuntimia.
