Lieljaudas komutācijas barošanas avota termiskās konstrukcijas princips
1. Kāpēc elektroniskajiem izstrādājumiem nepieciešams termiskais risinājums
Elektronisko izstrādājumu mikroshēmas ir ļoti integrētas, tām ir arvien lielākas funkcionālās prasības un arvien mazākas apjoma prasības. Mūsdienu komponenti strauji attīstās miniaturizācijas, augstas funkcionalitātes un augstas efektivitātes virzienā. Augstas veiktspējas komponenti lielā ātrumā radīs daudz siltuma, un šis siltums ir nekavējoties jānoņem, lai nodrošinātu, ka komponenti var darboties normālā darba temperatūrā. Darbojas ar visaugstāko efektivitāti. Tāpēc saistītā siltuma vadīšanas tehnoloģija pastāvīgi tiek apstrīdēta elektroniskās rūpniecības attīstībā.
2. Siltuma izlietnes materiālu veidi:
Zelts, sudrabs, dzelzs, varš, alumīnijs, alumīnija sakausējums, silikona loksne utt.
3. Siltuma izkliedes princips
A radiatora siltuma izkliedes forma galvenokārt ietver starojumu un konvekciju.
Radiācijas siltuma pārnese: siltumenerģija tiek pārraidīta starojuma veidā, bez jebkādas vides, to var pārraidīt vakuuma stāvoklī, piemēram, saules siltumenerģija tiek pārraidīta uz zemi caur Visumu.
Konvektīvā siltuma pārnese: siltumenerģija tiek pārraidīta caur gaisu vai citiem līdzekļiem, piemēram, konvekcijas radiatoriem, lai sildītu gaisu. Gaiss silda visu telpā, un gaisa kustība galvenokārt ir atkarīga no gaisa kustības, lai izplatītu siltumenerģiju.
Radiācijas radiatori tradicionālajā izpratnē attiecas uz radiatoriem, kas veido relatīvu daļu no kopējās siltuma izkliedes. Patlaban tipiskākie starojuma radiatori ir čuguna, tērauda kolonnu radiatori un vara-alumīnija kompozītmateriālu radiatori. Un tā tālāk, starp tiem siltuma enerģija, ko pārraida starojums, veido tikai 30 procentus, bet pārējos 70 procentus siltumenerģijas pārraida konvekcija. Konvekcijas radiators ir radiators ar būtībā bez starojuma siltuma apmaiņas (vai ļoti mazs), piemēram, Fried vara caurules konvekcijas radiators. Tas uzsilst ērtāk un ātrāk nekā izstarojošs radiators.
B. Siltuma izkliedēšanas metodes ietver starojuma siltuma izkliedi, vadīšanas siltuma izkliedi, konvekcijas siltuma izkliedi un iztvaikošanas siltuma izkliedi.
Dažādu ķermeņa audu un orgānu radītais siltums kopā ar asinsriti vienmērīgi tiek sadalīts visās ķermeņa daļās. Kad asinis plūst pa ādas asinsvadiem, 90 procentus no kopējā siltuma izkliedē āda, tāpēc āda ir galvenā ķermeņa daļa, kas izkliedē siltumu. Ir arī neliela siltuma daļa, kas ar elpošanu, urīnu un fekālijām tiek izkliedēta no ķermeņa caur plaušām, nierēm un gremošanas traktu.
(1) Siltuma izkliedes veids - galvenokārt fiziskais veids
1. Radiācija Radiācija nozīmē, ka ķermenis izkliedē siltumu, izstarojot infrasarkanos starus. Kad ādas temperatūra ir augstāka par apkārtējās vides temperatūru, ķermeņa siltums tiek izkliedēts starojuma ietekmē. Radiācijas siltuma izkliede ir saistīta ar tādiem faktoriem kā ādas temperatūra, apkārtējās vides temperatūra un efektīvais ķermeņa starojuma laukums. Kopumā radiācijas siltuma izkliede veido 40 procentus no kopējās siltuma izkliedes. Protams, ja apkārtējās vides temperatūra ir augstāka par ādas temperatūru, ķermenis uzņems starojuma siltumu. Tērauda strādnieki strādā pie krāsnīm, tāpat kā zemnieki, kas karstās vasaras laikā strādā laukos zem saules.
2. Vadība un konvekcija Vadītspēja ir veids, kā ķermenis izkliedē siltumu, pārnesot molekulāro kinētisko enerģiju. Kad cilvēka ķermenis ir tiešā saskarē ar priekšmetiem, kas ir vēsāki par ādu (piemēram, drēbes, gultas, krēsli utt.), siltums tiek pārnests no ķermeņa uz šiem priekšmetiem. Klīniski šis princips tiek izmantots, izmantojot ledus vāciņus, ledus iepakojumus un citas metodes, lai atdzesētu pacientus ar augstu drudzi.
C, siltuma apmaiņa starp radiatoru un vidi
Pēc siltuma pārnešanas uz radiatora augšējo daļu ir nepieciešams pēc iespējas ātrāk izkliedēt pārnesto siltumu apkārtējā vidē. Gaisa dzesēšanas radiatoram tā ir siltuma apmaiņa ar apkārtējo gaisu. Šajā laikā siltums tiek pārnests starp divām dažādām vidēm, un sekojošā formula ir Q= XAX ΔT, kur ΔT ir temperatūras starpība starp abām vidēm, tas ir, temperatūras starpība starp radiatoru un apkārtējo gaisu. ; un ir šķidruma temperatūras starpība. Siltumvadītspēja pēc siltuma izlietnes materiāla un gaisa sastāva noteikšanas ir fiksēta vērtība; vissvarīgākais A ir kontakta laukums starp siltuma izlietni un gaisu. Pieņemot, ka citi nosacījumi paliek nemainīgi, piemēram, siltuma izlietnes tilpums, parasti būs Tomēr, mainot radiatora formu, palielinot saskares laukumu ar gaisu un palielinot siltuma apmaiņas laukumu, tā ir efektīva. līdzekļi siltuma izkliedes efektivitātes uzlabošanai. , Lai to panāktu, virsmas laukums parasti tiek palielināts, izmantojot spuras dizainu, ko papildina virsmas raupjums vai vītnes.
Pēc siltuma pārneses uz gaisu, gaisa temperatūra, kas saskaras ar siltuma izlietni, strauji paaugstināsies. Šajā laikā karstajam gaisam vajadzētu pēc iespējas vairāk noņemt siltumu kopā ar apkārtējo auksto gaisu, izmantojot siltuma apmaiņu, piemēram, konvekciju. Gaisa dzesēšanas radiatoriem vissvarīgākais līdzeklis ir palielināt gaisa plūsmas ātrumu un izmantot ventilatoru, lai panāktu piespiedu konvekciju. Tas galvenokārt ir saistīts ar ventilatora konstrukciju un vēja ātrumu. Radiatora ventilatora efektivitāte (piemēram, plūsma, vēja spiediens) galvenokārt ir atkarīga no ventilatora lāpstiņas diametra, aksiālā garuma, ventilatora ātruma un ventilatora lāpstiņas formas. Ventilatora plūsma galvenokārt ir CFM (Imperial sistēma, kubikpēdas minūtē), un CFM ir aptuveni 0,028 mm3/minūtē.
Tīra alumīnija radiators
Tīra alumīnija radiators ir visizplatītākais radiators pirmajās dienās. Tās ražošanas process ir vienkāršs un izmaksas ir zemas. Līdz šim tīra alumīnija radiatori joprojām ieņem ievērojamu tirgus daļu. Lai palielinātu tā spuru siltuma izkliedes laukumu, tīra alumīnija radiatoriem visbiežāk izmantotā apstrādes metode ir alumīnija ekstrūzijas tehnoloģija, un galvenie rādītāji tīra alumīnija radiatora novērtēšanai ir radiatora pamatnes biezums un Pin-Fin attiecība. . Tapa attiecas uz siltuma izlietnes spuru augstumu, un Fin attiecas uz attālumu starp divām blakus esošām spurām. Pin-Fin attiecība ir tapas augstums (izņemot pamatnes biezumu), dalīts ar spuru. Jo lielāka ir Pin-Fin attiecība, jo lielāks ir radiatora efektīvā siltuma izkliedes laukums un progresīvāka alumīnija ekstrūzijas tehnoloģija.
Tīra vara radiators
Vara siltumvadītspēja ir 1,69 reizes lielāka nekā alumīnija, tāpēc, ja citi apstākļi ir vienādi, tīra vara siltuma izlietnes var ātrāk noņemt siltumu no siltuma avota. Tomēr vara tekstūra ir problēma. Daudzas reklamētās "tīra vara siltuma izlietnes" patiesībā nav 100% vara. Vara sarakstā tos, kuru vara saturs pārsniedz 99 procentus, sauc par bezskābes varu, un nākamā vara šķira ir Dan vara ar vara saturu mazāk nekā 85 procenti. Lielākajai daļai tirgū esošo tīra vara siltuma izlietņu pašlaik ir vara saturs starp tiem. Vara saturs dažos zemākas kvalitātes tīra vara radiatoros nav pat 85 procenti. Lai gan izmaksas ir ļoti zemas, tā siltumvadītspēja ir ievērojami samazināta, kas ietekmē siltuma izkliedi. Turklāt varam ir arī acīmredzami trūkumi, piemēram, augstas izmaksas, sarežģīta apstrāde un pārāk liela siltuma izlietnes masa, kas traucē izmantot tikai vara radiatorus. Sarkanā vara cietība nav tik laba kā alumīnija sakausējuma AL6063 cietība, un dažu mehānisko apstrādi (piemēram, rievošanu) veiktspēja nav tik laba kā alumīnija; vara kušanas temperatūra ir daudz augstāka nekā alumīnija, kas neveicina ekstrūzijas veidošanos (ExtrusiON) un tā tālāk.
Lai gan visbiežāk izmantotie siltuma izlietnes materiāli ir vara un alumīnija sakausējumi, alumīnija sakausējumi ir viegli apstrādājami un lēti, un tie ir visplašāk izmantotie materiāli. Vara augstāka siltumvadītspēja padara tā momentānās siltuma absorbcijas spēju labāku nekā alumīnija sakausējumiem. Ātrums ir mazāks nekā alumīnija sakausējumam. Tāpēc neatkarīgi no tīra vara, tīra alumīnija vai alumīnija sakausējuma radiatora ir kāds liktenīgs trūkums: tā kā tiek izmantots tikai viens materiāls, lai gan pamata siltuma izkliedes jauda var apmierināt vieglas siltuma izkliedes vajadzības, tas nevar labi līdzsvarot siltuma vadītspēju. . Divas prasības, proti, jaudas un siltuma jaudas, ir nedaudz pārslogotas gadījumos, kad ir augstas siltuma izkliedes prasības.
Vara-alumīnija savienošanas tehnoloģija
Ņemot vērā attiecīgos vara un alumīnija trūkumus, daži augstākās klases radiatori tirgū bieži izmanto vara-alumīnija kombinācijas ražošanas procesus. Šajās siltuma izlietnēs parasti tiek izmantotas vara metāla pamatnes, savukārt siltuma izlietnes spuras ir izgatavotas no alumīnija sakausējuma. Protams, Papildus vara pamatnei ir arī tādas metodes kā vara pīlāru izmantošana siltuma izlietnei, kas arī ir tāds pats princips. Ar augstu siltumvadītspēju vara apakšējā virsma var ātri absorbēt CPU izdalīto siltumu; alumīnija spuras var izveidot vislabvēlīgākajā formā siltuma izkliedēšanai, izmantojot sarežģītus procesus, un nodrošināt lielu siltuma uzglabāšanas telpu un ātri to atbrīvot. Līdzsvars ir atrasts visos aspektos.
Siltums tiek izkliedēts no CPU kodola uz siltuma izlietnes virsmu, kas ir siltuma vadīšanas process. Siltuma izlietnes pamatnei, jo tā ir tiešā saskarē ar nelielu platību ar augstu siltuma avotu, ir nepieciešams, lai pamatne varētu ātri novadīt siltumu. Materiālu ar augstāku siltumvadītspēju izmantošana siltuma izlietnē ir ļoti noderīga, lai uzlabotu siltumvadītspēju. No siltumvadītspējas sistēmas salīdzināšanas tabulas redzams, ka, piemēram, alumīnija siltumvadītspēja ir 237W/mK, bet vara siltumvadītspēja ir 401W/mK. Salīdzinot tāda paša tilpuma radiatorus, vara svars ir 3 reizes lielāks nekā alumīnija, bet alumīnija īpatnējais siltums ir 3 reizes. Tas ir tikai 2,3 reizes lielāks nekā vara, tāpēc ar tādu pašu tilpumu vara radiators var saturēt vairāk siltuma nekā alumīnija radiators un uzkarst lēnāk. Ar tādu pašu siltuma izlietnes pamatnes biezumu varš var ne tikai ātri noņemt siltuma avotu, piemēram, CPU Die, temperatūru, bet arī tā paša temperatūras paaugstināšanās ir lēnāka nekā alumīnija radiatoriem. Tāpēc varš ir vairāk piemērots siltuma izlietnes apakšējās virsmas izgatavošanai.
Tomēr šo divu metālu kombinācija ir salīdzinoši sarežģīta, un afinitāte starp varu un alumīniju ir slikta. termiskā pretestība). Faktiskajā projektēšanā un ražošanā ražotāji vienmēr cenšas pēc iespējas samazināt saskarnes termisko pretestību un izvairīties no trūkumiem, kas bieži vien atspoguļo ražotāja projektēšanas iespējas un ražošanas procesus.
4. Termiskā vide - siltumvadītspējīgs silikagels.
a. Kas ir termiskā pretestība?
Tā sauktā "termiskā pretestība" (termiskā pretestība) attiecas uz visaptverošu parametru, kas atspoguļo spēju novērst siltuma pārnesi. Termiskās pretestības jēdziens ir ļoti līdzīgs pretestības jēdzienam, un arī mērvienība ir līdzīga - grāds /W, tas ir, temperatūras starpība starp diviem siltuma vadīšanas ceļa galiem, kad objekta nepārtrauktā siltuma pārneses jauda ir 1 W .
b. Gaisa termiskā pretestība ir lielākā dabā, un tās vērtība ir tuvu 0.03W/mK;
c. Aizpildiet atstarpi starp sildīšanas korpusu un metāla siltuma izlietni, lai samazinātu gaisu, lai sildīšanas korpuss un siltuma izlietne parādītu tiešu konvekcijas siltuma izkliedi.
d. Siltumu vadošā silikona loksne var arī netieši izkliedēt siltumu, tas ir, tā ir pakļauta ārpusei, tāpēc to sauc par siltuma izlietni.
Sinda Thermal ir vadošais siltuma izlietņu ražotājs, mums pieder siltuma ekspertu komanda un daudzas precīzas iekārtas un aprīkojums, mēs varam piedāvāt viskonkurētspējīgāko cenu un lieliskas kvalitātes siltuma izlietnes. Lūdzu, sazinieties ar mums brīvi, ja jums ir kādas siltuma prasības.
