Uobičajeno korištena termalna rješenja za elektroničku energetsku opremu
Moderna energetska elektronska oprema se brzo razvija prema visokoj integraciji, visokoj gustini sklapanja i velikoj brzini rada. Kao jezgro energetske elektronske opreme, čip radi sve brže, troši sve više energije i emituje sve više toplote. Ako kapacitet disipacije topline uređaja nije jak, disipacija snage će uzrokovati porast temperature aktivne površine čipa i temperature spoja u uređaju.
Stopa kvara komponenti ima eksponencijalni odnos sa temperaturom njihovog spoja, a performanse se smanjuju s povećanjem temperature spoja. Stopa kvara se povećava dvaput za svakih 10 stepeni povećanja radne temperature komponenti.
Stoga, da bi se poboljšale radne performanse i pouzdanost energetske elektronske opreme, potrebnije je i hitnije izvršiti razuman termički dizajn elektronske opreme i poduzeti razumne mjere vanjske disipacije topline. Trenutno, uobičajene tehnologije odvođenja topline energetske elektroničke opreme uključuju zračno hlađenje, hlađenje tekućinom, tehnologiju toplinskih cijevi itd.
Zračno hlađenje:
Korišćenje vazdušno hlađenog hladnjaka za hlađenje elektronskih čipova je najjednostavniji, najdirektniji i najjeftiniji način odvođenja toplote. Uopšteno govoreći, tehnologija hlađenja zrakom ili prinudnog hlađenja zraka uglavnom se koristi u uređajima ili elektroničkoj opremi sa niskom ili srednjom potrošnjom energije. Trenutno se koriste napredni ventilatori i optimizirani hladnjaci velike površine. Kapacitet hlađenja tehnologije zračnog hlađenja može doseći 50W · cm-2. Princip vazdušno hlađenog hladnjaka je vrlo jednostavan: toplina koju raspršuje čip se prenosi na metalnu podlogu kroz vezivne materijale, a zatim na hladnjak. Toplina se raspršuje u zrak prirodnom ili prisilnom konvekcijom. Kondukcija i konvekcija su dvije glavne metode prijenosa topline. Za prijenos topline koju raspršuje čip u atmosfersko okruženje pod dozvoljenim temperaturnim uvjetima, mogu se usvojiti sljedeće metode za jačanje provodljivog i konvektivnog toplinskog hlađenja.
Tečno hlađenje:
Hlađenje tekućinom se još naziva i vodeno hlađenje. Njegova efikasnost hlađenja je visoka, njegova toplotna provodljivost je više od 20 puta veća od tradicionalnog vazdušnog hlađenja i nema velike buke vazdušnog hlađenja, što može bolje rešiti probleme hlađenja i smanjenja buke. Uređaj za hlađenje tekućine može se grubo podijeliti na četiri dijela: mikro pumpa za vodu, cirkulirajuća cijev, kutija za apsorpciju topline i hladnjak. Princip odvođenja toplote vodenim hlađenjem je vrlo jednostavan. Odvođenje topline za hlađenje vodom je zatvoreni uređaj za cirkulaciju tekućine, kroz snagu koju generiše pumpa, potiče cirkulaciju tekućine u zatvorenom sistemu, a toplina koju stvara čip koji apsorbira kutija za apsorpciju topline dovodi se do uređaja za odvođenje topline sa veća površina za odvođenje toplote kroz cirkulaciju tečnosti. Ohlađena tečnost se ponovo vraća u opremu za apsorpciju toplote za kontinuirano cirkulaciono hlađenje.
Heatpipe tehnologija:
Toplotna cijev je element za izmjenu topline sa visokom efikasnošću prijenosa topline. Prijenos topline između hladnog i vrućeg fluida povezan je procesom promjene faze isparavanja i kondenzacije radnog medija u toplotnoj cijevi. Njegova ekvivalentna toplotna provodljivost može dostići 103 ~ 104 puta veću od metala. U poređenju sa tradicionalnom opremom za rasipanje toplote, toplotna cev ne treba da troši energiju, ima malu veličinu prostora i veliki kapacitet hlađenja, prenos toplote po jedinici površine je visok. Kao efikasan element koji provodi toplotu, toplotna cijev je pogodna za odvođenje topline pod visokim toplotnim fluksom i može se koristiti za elektronske komponente kako bi se postigla visoka stopa izvoza topline. Trenutno je maksimalna snaga rasipanje toplote poznatog radijatora toplotne cevi za odvođenje toplote elektronskih komponenti velike snage dostigla 200W · cm-2.
Različita rješenja za toplinsko hlađenje imaju različite prednosti i nedostatke. U praktičnoj primjeni, različite metode odvođenja topline moraju se odabrati prema potrebama energetske opreme. Samo na taj način elektronska oprema može dati punu igru svojim maksimalnim performansama i stabilnom radnom vijeku.
