Tehnologija hlađenja koja može poboljšati disipaciju topline i njen princip rada

Sada, hajde da uđemo u krajnji problem do kojeg svi brinu: rasipanje toplote.

heat fin

Hladnjak je pasivni uređaj za prijenos topline. Prilikom prijenosa topline iz IC paketa u okolinu, njegova toplinska otpornost je mnogo manja od paralelnog toplinskog otpora iz paketa u okolinu uzrokovanog toplinskom konvekcijom i toplinskim zračenjem.

Slika 1 prikazuje model termičke otpornosti N-fin hladnjaka (N je broj Fin), gdje je materijal termičkog interfejsa (TIM) povezan sa vrhom kućišta. TIM nam je potreban da poboljšamo kontakt između paketa i hladnjaka, tako da efektivna toplotna otpornost hladnjaka treba da uključi toplotnu otpornost TIM-a.

Ekvivalentni otpor hladnjaka je približno jednak otporu TIM-a plus otpor na dnu hladnjaka i otpor hladnjaka podijeljen brojem N. Pošto površina hladnjaka može biti veća od gornje površine pakovanja, njegova otpornost na toplinsku konvekciju i toplinsko zračenje može biti manja od otpornosti na konvekciju i toplinsko zračenje gornje površine pakovanja. Osim toga, ako se otpor podijeli s brojem hladnjaka Fin, može se postići poboljšanje od N puta. Međutim, za datu površinu supstrata hladnjaka, kada je povećanje Fina veće od određene količine, to će na kraju uzrokovati povećanje toplinskog otpora svakog Fina: to je zato što hladnjaci počinju da se približavaju jedan drugom i smanjuju efektivnu koeficijent prolaza toplote. . A pošto ovi toplotni otpori direktno povećavaju efektivnu toplotnu otpornost hladnjaka, veoma je važno odabrati materijale visoke toplotne provodljivosti za hladnjak i TIM kako bi se poboljšale ukupne performanse hladnjaka.

hladnjak

Druga tehnika za hlađenje elektronskih sistema je korištenje termalnih otvora i hladnjaka za širenje više topline sa IC-a na stražnju stranu PCB-a. Rupe za rasipanje toplote postavljene ispod IC-a mogu značajno smanjiti toplotni otpor PCB-a i pomoći u odvođenju toplote do ploče za rasipanje toplote postavljene na dnu PCB-a. Radijator je napravljen od materijala visoke toplotne provodljivosti (kao što je grafit) i ima veću površinu radi poboljšanja odvođenja toplote.

fan

Kada pasivni hladnjaci ili radijatori nisu dovoljni da eliminišu toplotu, potrošački elektronski sistemi kao što su stoni računari, notebook računari, projektori, itd. takođe mogu koristiti elektronske ventilatore za odvođenje toplote. Ventilatori koriste električne motore i zahtijevaju električnu energiju za aktivno kretanje protoka zraka oko sistema kako bi uklonili toplinu. To može uzrokovati audio šum, tako da se pri odabiru ventilatora moraju uzeti u obzir problemi buke i pouzdanosti. Mnogi ventilatori danas mogu koristiti signale pulsne širine (PWM) za kontrolu brzine, tako da možete dizajnirati sistem upravljanja toplinom za dinamičko podešavanje brzine ventilatora na osnovu temperature sistema.

Toplotna cijev

Toplotna cijev je uređaj za prijenos topline koji koristi principe provođenja topline i promjene faze za prijenos topline između čvrstih komponenti. Fazna promjena cijevi radijatora obično se odnosi na proces u kojem tekućina dostigne tačku ključanja na kraju isparavanja i isparava i širi se u cijev kao plin. Nakon što dođe do hladnog kraja, kondenzira se i oslobađa toplinu, a zatim tečnost kapilarnim djelovanjem teče natrag do kraja isparavanja. U kretanju prijenosa topline od kraja isparavanja do kraja kondenzacije, ovaj proces će se neprekidno ponavljati. Toplotne cijevi se također široko koriste u potrošačkim elektronskim sistemima, kao što su računari, tableti i pametni telefoni.

Dinamičko prigušivanje

Konačno, kao inženjeri elektrotehnike, zaista možemo koristiti različite tehnike prigušivanja snage za kontrolu potrošnje energije sistema, ali to obično smanjuje performanse sistema. Naš cilj je omogućiti kupcima da dobiju najbolje korisničko iskustvo uz vaganje performansi što je više moguće. Mnogi elektronski sistemi sada koriste termalne senzore širom PCB-a, omogućavajući ugrađenom procesoru da prati temperaturu u sistemu i donosi dinamičke odluke o prigušivanju kada temperatura poraste. Kao inženjeri elektrotehnike, mi naravno razumijemo različite krive snage sistema. Naša očekivanja možemo postići uključivanjem ventilatora, smanjenjem funkcija, onemogućavanjem različitih dijelova sistema ili ograničavanjem brzine takta kada temperatura sistema dostigne različite temperaturne pragove.