Tehnologie de răcire care poate îmbunătăți disiparea căldurii și principiul său de funcționare

Acum, haideți să intrăm în problema supremă la care ține toată lumea: disiparea căldurii.

aripioare de căldură

Radiatorul de căldură este un dispozitiv pasiv de transfer de căldură. Când se transferă căldură din pachetul IC către mediul înconjurător, rezistența sa termică este mult mai mică decât rezistența termică paralelă de la pachet către mediu cauzată de convecția termică și radiația termică.

Figura 1 prezintă modelul de rezistență termică a radiatorului N-fin (N este numărul de Fin), unde materialul de interfață termică (TIM) este conectat la partea de sus a pachetului. Avem nevoie de TIM pentru a îmbunătăți contactul dintre pachet și radiator, astfel încât rezistența termică efectivă a radiatorului trebuie să includă rezistența termică a TIM.

Rezistența echivalentă a radiatorului este aproximativ egală cu rezistența TIM plus rezistența din partea de jos a radiatorului, iar rezistența radiatorului împărțită la numărul N. Deoarece aria radiatorului poate fi mai mare decât suprafața superioară a pachetului, rezistența la convecția termică și la radiația termică pot fi mai mici decât rezistența la convecția și radiația termică a suprafeței superioare a pachetului. În plus, dacă rezistența este împărțită la numărul de radiatoare Fin, se poate obține o îmbunătățire de N ori. Cu toate acestea, pentru o anumită zonă a substratului radiatorului, atunci când creșterea în Fin este mai mare decât o anumită cantitate, va determina în cele din urmă creșterea rezistenței termice a fiecărei aripioare: acest lucru se datorează faptului că radiatoarele încep să se apropie unul de celălalt și să reducă efectivul efectiv. coeficient de transfer termic. . Și deoarece aceste rezistențe termice cresc în mod direct rezistența termică efectivă a radiatorului, este foarte important să alegeți materiale cu conductivitate termică ridicată pentru radiator și TIM pentru a îmbunătăți performanța generală a radiatorului.

radiator

O altă tehnică de răcire a sistemelor electronice este utilizarea canalelor termice și a radiatoarelor pentru a răspândi mai multă căldură de la IC către partea din spate a PCB-ului. Găurile de disipare a căldurii plasate sub IC pot reduce semnificativ rezistența termică a PCB-ului și pot ajuta la ghidarea căldurii către placa de disipare a căldurii plasată pe partea inferioară a PCB-ului. Radiatorul este realizat din material cu conductivitate termică ridicată (cum ar fi grafitul) și are o suprafață mai mare pentru a îmbunătăți disiparea căldurii.

ventilator

Atunci când radiatoarele sau radiatoarele pasive nu sunt suficiente pentru a elimina căldura, sistemele electronice de consum precum computerele desktop, computerele notebook, proiectoarele etc. pot folosi și ventilatoare electronice pentru a disipa căldura. Ventilatoarele folosesc motoare electrice și necesită electricitate pentru a deplasa în mod activ fluxul de aer în jurul sistemului pentru a elimina căldura. Acest lucru poate cauza zgomot audio, astfel încât problemele de zgomot și fiabilitate trebuie luate în considerare atunci când alegeți un ventilator. Multe ventilatoare de astăzi pot folosi semnale de modulare a lățimii impulsului (PWM) pentru a controla viteza, astfel încât să puteți proiecta un sistem de management termic pentru a regla dinamic viteza ventilatorului în funcție de temperatura sistemului.

Țeavă de căldură

Conducta de căldură este un dispozitiv de transfer de căldură care utilizează principiile conducției căldurii și schimbării de fază pentru a transfera căldură între componentele solide. Schimbarea de fază a conductei radiatorului se referă de obicei la procesul în care lichidul ajunge la punctul de fierbere la capătul evaporării și se vaporizează și se răspândește în conductă sub formă de gaz. După ce ajunge la capătul rece, se condensează și eliberează căldură, iar apoi lichidul curge înapoi la capătul de evaporare prin acțiune capilară. În mișcarea de transfer de căldură de la capătul de evaporare la capătul de condensare, acest proces se va repeta continuu. Conductele de căldură sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în sistemele electronice de consum, cum ar fi computerele, tabletele și smartphone-urile.

Reglare dinamică

În cele din urmă, ca ingineri electrici, putem folosi într-adevăr diferite tehnici de limitare a puterii pentru a controla consumul de energie al sistemului, dar acest lucru reduce de obicei performanța sistemului. Scopul nostru este de a le permite clienților să obțină cea mai bună experiență de utilizator, cântărind performanța cât mai mult posibil. Multe sisteme electronice folosesc acum senzori termici în întregul PCB, permițând procesorului de la bord să monitorizeze temperatura din sistem și să ia decizii dinamice de accelerare atunci când temperatura crește. În calitate de ingineri electrici, înțelegem în mod natural diferitele curbe de putere ale sistemului. Ne putem îndeplini așteptările pornind ventilatorul, reducând funcțiile, dezactivând diferite părți ale sistemului sau limitând viteza ceasului atunci când temperatura sistemului atinge diferite praguri de temperatură.