Dzesēšanas tehnoloģija, kas var uzlabot siltuma izkliedi un tās darbības principu
Tagad pievērsīsimies galvenajai problēmai, kas rūp visiem: siltuma izkliede.
siltuma spura
Siltuma izlietne ir pasīva siltuma pārneses ierīce. Nododot siltumu no IC iepakojuma uz apkārtējo vidi, tā termiskā pretestība ir daudz mazāka nekā paralēlā termiskā pretestība no iepakojuma uz vidi, ko rada termiskā konvekcija un termiskais starojums.
1. attēlā parādīts N-spuras siltuma izlietnes termiskās pretestības modelis (N ir Fin skaits), kur termiskās saskarnes materiāls (TIM) ir savienots ar iepakojuma augšdaļu. Mums ir nepieciešams TIM, lai uzlabotu kontaktu starp iepakojumu un siltuma izlietni, tāpēc siltuma izlietnes efektīvajā termiskajā pretestībā ir jāiekļauj TIM siltuma pretestība.
Siltuma izlietnes ekvivalentā pretestība ir aptuveni vienāda ar TIM pretestību plus pretestība dzesētāja apakšā, un siltuma izlietnes pretestība dalīta ar skaitli N. Tā kā siltuma izlietnes laukums var būt lielāks nekā iepakojuma augšējās virsmas laukums, tā siltuma konvekcija un siltuma starojuma pretestība var būt mazāka par iepakojuma augšējās virsmas siltuma konvekcijas un siltuma starojuma pretestību. Turklāt, ja pretestību dala ar siltuma izlietnes Fin skaitu, var sasniegt N reizes uzlabojumu. Tomēr konkrētajam siltuma izlietnes substrāta laukumam, kad Fina pieaugums ir lielāks par noteiktu daudzumu, tas galu galā izraisīs katras spuras termiskās pretestības palielināšanos: tas ir tāpēc, ka siltuma izlietnes sāk tuvoties viena otrai un samazina efektīvo siltuma pārneses koeficients. . Un tā kā šīs siltuma pretestības tieši palielina siltuma izlietnes efektīvo siltuma pretestību, ir ļoti svarīgi izvēlēties augstas siltumvadītspējas materiālus siltuma izlietnei un TIM, lai uzlabotu siltuma izlietnes kopējo veiktspēju.
siltuma izlietne
Vēl viens paņēmiens elektronisko sistēmu dzesēšanai ir izmantot siltuma caurumus un siltuma izlietnes, lai izplatītu vairāk siltuma no IC uz PCB aizmuguri. Siltuma izkliedes caurumi, kas atrodas zem IC, var ievērojami samazināt PCB termisko pretestību un palīdzēt virzīt siltumu uz siltuma izkliedes plāksni, kas novietota PCB apakšā. Radiators ir izgatavots no materiāla ar augstu siltumvadītspēju (piemēram, grafītu), un tam ir lielāks virsmas laukums, lai uzlabotu siltuma izkliedi.
ventilators
Ja siltuma izvadīšanai nepietiek ar pasīvām siltuma izlietnēm vai radiatoriem, plaša patēriņa elektroniskās sistēmas, piemēram, galddatori, piezīmjdatori, projektori utt., var izmantot arī elektroniskos ventilatorus, lai izkliedētu siltumu. Ventilatori izmanto elektromotorus un prasa elektrību, lai aktīvi pārvietotu gaisa plūsmu ap sistēmu, lai noņemtu siltumu. Tas var izraisīt skaņas troksni, tāpēc, izvēloties ventilatoru, jāņem vērā trokšņa un uzticamības problēmas. Daudzi ventilatori mūsdienās var izmantot impulsa platuma modulācijas (PWM) signālus, lai kontrolētu ātrumu, lai jūs varētu izveidot siltuma pārvaldības sistēmu, lai dinamiski pielāgotu ventilatora ātrumu, pamatojoties uz sistēmas temperatūru.
Siltuma caurule
Siltuma caurule ir siltuma pārneses ierīce, kas izmanto siltuma vadīšanas un fāzes maiņas principus, lai pārnestu siltumu starp cietajām sastāvdaļām. Radiatora caurules fāzes maiņa parasti attiecas uz procesu, kurā šķidrums sasniedz viršanas temperatūru iztvaikošanas galā un iztvaiko un izplatās caurulē kā gāze. Kad tas sasniedz auksto galu, tas kondensējas un izdala siltumu, un pēc tam šķidrums ar kapilāru darbību plūst atpakaļ uz iztvaikošanas galu. Siltuma pārneses kustībā no iztvaikošanas gala uz kondensācijas galu šis process tiks atkārtots nepārtraukti. Siltuma caurules tiek plaši izmantotas arī plaša patēriņa elektroniskajās sistēmās, piemēram, datoros, planšetdatoros un viedtālruņos.
Dinamiskā drosele
Visbeidzot, kā elektroinženieri, mēs patiešām varam izmantot dažādas jaudas droseles metodes, lai kontrolētu sistēmas enerģijas patēriņu, taču tas parasti samazina sistēmas veiktspēju. Mūsu mērķis ir ļaut klientiem iegūt vislabāko lietotāja pieredzi, vienlaikus pēc iespējas vairāk izvērtējot veiktspēju. Daudzas elektroniskās sistēmas tagad izmanto siltuma sensorus visā PCB, ļaujot iebūvētajam procesoram uzraudzīt temperatūru sistēmā un pieņemt dinamiskus droseles lēmumus, kad temperatūra paaugstinās. Kā elektroinženieri mēs, protams, saprotam dažādas sistēmas jaudas līknes. Mēs varam sasniegt savas cerības, ieslēdzot ventilatoru, samazinot funkcijas, atspējojot dažādas sistēmas daļas vai ierobežojot pulksteņa ātrumu, kad sistēmas temperatūra sasniedz dažādus temperatūras sliekšņus.
