Kā samazināt elektriskās ierīces termisko pretestību
Iekārtai kļūstot jaudīgākai un kompaktākai, dažādu nozaru inženieri ir pielikuši neatlaidīgas pūles elektronisko izstrādājumu siltuma pārvaldībā. Lai gan ir daudz radošu risinājumu, kas var atņemt siltumenerģiju, izmantojot augstas temperatūras siltuma vadīšanas ierīces, piemēram, ventilatorus, šķidruma dzesētājus un siltuma vadīšanas caurules, arī pati ierīce ir panākusi lielu progresu, lai būtiski optimizētu siltuma veiktspēju.
Darba temperatūra:
Izstrādājot galaproduktus, piemēram, IOT iekārtas, medicīniskos instrumentus vai rūpnieciskās sensoru ierīces, gandrīz katra ierīce kā parametru ņem maksimālo apkārtējās vides temperatūru. Maksimālo apkārtējās vides temperatūru nosaka ierīces ražotājs, lai nodrošinātu, ka iekārtas darbība sasniedz pieņemamu standartu un netiek bojātas fizikālās īpašības. Piemēram, daži komutācijas tranzistori var izturēt ļoti lielas jaudas slodzes, bet to iekšējie pusvadītāju savienojumi izkusīs, ja tie tiks pakļauti pārāk augstai apkārtējās vides temperatūrai. Turklāt temperatūra tieši ietekmēs materiāla vadītspēju. Ja tiek pārsniegta maksimālā darba temperatūra, ierīces veiktspēja var tikt mainīta.
Noņemiet siltumu no avota:
Ierīcēm ar fiksētu iekšējo enerģijas patēriņu un apkārtējās temperatūras sliekšņiem, tāpat kā vairumam jaudas pārveidošanas ierīču un IC, korpusa virsmas temperatūra ir atkarīga no iekšējās termiskās pretestības un siltuma pārneses efektivitātes. Iekšējā termiskā pretestība raksturo siltuma pārneses efektivitāti no siltuma avota uz ierīces virsmu. Tomēr, domājot par siltuma pārvaldību, lielākā daļa cilvēku domās par siltuma pārneses efektivitāti no ierīcēm uz vidi, konvektīvo, vadošo vai starojuma siltuma pārnesi. Šīs metodes parasti ir pasīvie siltummaiņi, ventilatori, šķidruma dzesēšanas sistēmas, siltuma caurules un radiatori.
Labākais veids, kā uzturēt labu korpusa temperatūru, ir tieši mainīt iekārtas iekšējo termisko pretestību un siltuma izkliedes efektivitāti apkārtējā vidē. Ideālai siltuma vadības ierīcei ir nulles termiskā pretestība un bezgalīga siltuma izkliede. Tomēr, tā kā ierīces ir izgatavotas no reāliem materiāliem, katram materiālam ir savas unikālās termiskās pretestības īpašības un neviena sistēma nevar perfekti nodot siltumu, sistēmu dizaineriem ir jācenšas optimizēt katras galvenās ierīces siltuma veiktspēju jau agrīnā projektēšanas stadijā.
Fiksēts mainīgais:
Kā zināms, aplikācijas dažādie parametri parasti ir fiksēti, tāpēc dizains ir jāizstrādā tā, lai tas atbilstu šīm prasībām. Dažos gadījumos ierīces efektivitāte, apkārtējās vides temperatūra un sistēmas siltuma pārneses mehānisms ir atkarīgs no gala pielietojuma. Daudzos gadījumos, ja ierīcei ir jāsasniedz pieņemami darbības apstākļi un zema korpusa temperatūra, vienīgais veids ir uzlabot iekšējo termisko dizainu un izvēlēties ierīci ar zemu iekšējo termisko pretestību.
