Kā izvēlēties siltuma izlietni?
Attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, palielinās mikroelektronikas komponentu jaudas izkliede un iepakojuma izmērs kļūst arvien mazāks. Tāpēc siltuma pārvaldība kļūst arvien svarīgāka elektronisko izstrādājumu dizainā.
Elektronisko iekārtu uzticamība un projektētais kalpošanas laiks ir apgriezti proporcionāls darba temperatūrai. No tipiskas silīcija pusvadītāju ierīces uzticamības un darba temperatūras viedokļa darba temperatūras pazemināšana eksponenciāli palielinās ierīces uzticamību un konstrukcijas kalpošanas laiku. Tāpēc efektīva iekārtas darba temperatūras kontrole robežās ir garantija tās ilgstošai stabilai darbībai.
Siltuma izlietne ir ierīce, kas uzlabo siltuma pārnesi no karstā gala uz auksto galu. Parasti karstais gals ir ierīces augšdaļa, kas rada siltumu, un aukstais gals ir gaiss vidē kā siltuma izkliedes vide. Turpmākajā diskusijā tiek pieņemts, ka gaiss ir dzesēšanas vide. Vairumā gadījumu siltuma pārnešana no cietas virsmas uz gaisu ir visneefektīvākā saite visā siltuma pārneses sistēmā, un cietās un gāzes saskares virsma ir arī vieta ar vislielāko termisko pretestību. Siltuma izlietne samazina cieto tvaiku saskares virsmas termisko pretestību, palielinot saskares laukumu ar dzesēšanas vidi, kas ļauj ierīcei nodot vairāk siltuma vai pazemināt ierīces darbības temperatūru ar tādu pašu temperatūras paaugstināšanos. Galvenais siltuma izlietnes izmantošanas mērķis ir panākt, lai ierīces darba temperatūra būtu zemāka par ražotāja noteikto indikatoru.
Siltuma cikls (burtiskais tulkojums ir šis nosaukums, bet patiesībā tā ir termiskās pretestības tīkla metode, ko mēs bieži sakām, vai termiskā tīkla metode/elektriskā tīkla metode, turpmāk saukta par termiskās pretestības tīkla metodi) Pirms apspriest, kā izvēlēties siltuma izlietne, lai lasītāji, kuri nepārzina siltuma vadīšanu, ātri saprastu diskusijas tēmu, vispirms izskaidrojiet turpmākajā diskusijā izmantoto terminoloģiju un siltuma pretestības tīkla izveidošanas metodi. Simbolu un terminu definīcijas ir šādas:
J: Kopējā jauda vai siltuma ražošanas ātrums (jātulko kā izkliedētā jauda), vienība W, ir elektronisko komponentu radītā siltuma ātrums darbības laikā. Lai izvēlētos piemērotu siltuma izlietni, parasti tiek izmantota izkliedētās jaudas maksimālā vērtība.
Tj: savienojuma temperatūra (parasti tam jāattiecas uz savienojuma temperatūru, un oriģinālajā tekstā ir norādīta maksimālā savienojuma temperatūra, lai ierīce darbotos stabili), °C.
Maksimālā pieļaujamā savienojuma temperatūra svārstās no 115°C parastajām mikroelektronikas sastāvdaļām līdz 180°C dažām īpašām temperatūras kontroles ierīcēm. Militārajā un dažos īpašos gadījumos komponentus ar darba temperatūru no 65°C līdz 80°C izmanto reti. (Oriģināltekstā nav norādīta darba temperatūra, lai neradītu neskaidrības, tulkojums ir speciāli pārstrādāts).
Tc: ierīces korpusa temperatūra, °C.
Tā kā korpusa temperatūra ir saistīta ar testa punktu, kas izvēlēts uz iepakojuma apvalka (elektronisko komponentu iepakojuma virsmas temperatūra nav vienmērīga), tas parasti attiecas uz iepakojuma korpusa augstāko temperatūras punktu.
Ts: siltuma izlietnes temperatūra, °C.
Tas attiecas uz augstāko temperatūras punktu, kurā siltuma izlietne atrodas tuvu ierīcei (iepakojuma apvalka virsmai).
Ta: Apkārtējā temperatūra, °C.
Izmantojot saistību starp temperatūras starpību (sākotnējais teksts ir temperatūra) un siltuma pārneses ātrumu (sākotnējais teksts ir siltuma izkliedes ātrums), siltuma pārneses efektivitāti starp divām termiskās struktūras pozīcijām var kvantitatīvi izteikt ar termiskā pretestība R. Pretestības R definīcija ir šāda:
R=ΔT/Q Kur ΔT ir temperatūras starpība starp abām pozīcijām. Termiskās pretestības mērvienība ir °C/W, kas atspoguļo temperatūras starpību, kad tiek pārnests siltuma vienības ātrums. Termiskās pretestības definīcija ir nedaudz līdzīga pretestībai Re, ko nosaka Ohm' likums Re=ΔV/I. Kur ΔV ir potenciāla starpība un I ir strāva.
