Termički dizajn SBC napajanja
Jednostruki računar (SBC) predstavlja lako integrisano rešenje za mnoge probleme upravljanja. Popularnost ove ideje dovela je do porasta broja SBC proizvoda na tržištu, koji pokrivaju širok spektar zahtjeva za performansama i troškovima, od relativno jednostavnih rješenja baziranih na mikrokontrolerima do složenih, ali kompaktnih procesora visokih performansi i hibridnih vrata koja se mogu programirati na terenu. nizovi. Generalno, potreba za pakovanjem velike količine računarskih performansi u mali prostor predstavlja izazove u dizajnu ljuske i paketa i ima lančani efekat na podsistem napajanja.
Toplota ima direktan uticaj na performanse elektronskih sistema. Elektronska kola, posebno ona koja se koriste za konverziju i prijenos energije, obično rade efikasnije na nižim temperaturama, a zauzvrat imaju tendenciju da rasipaju manje energije u obliku otpadne topline. Kako se povećava izlazna snaga cijelog sistema, povećanje efikasnosti koje se može postići efektivnim hlađenjem značajno se povećava.
Rad hladnjaka će također imati lančanu reakciju na pouzdanost. Ako sistem radi na nižoj temperaturi, vjerovatnoća njihovog kvara u datom vremenu će se smanjiti. Ovi faktori čine važnim da se uzmu u obzir sve mogućnosti kada se gledaju opcije dizajna napajanja, kao što su krive hlađenja i opterećenja u odnosu na efikasnost. Postoje tri glavna načina odvođenja topline za elektronske jedinice kao što je napajanje: zračenje, konvekcija i provodljivost. Za elektronske sisteme koji se koriste u većini okruženja, konvekcija i provodljivost su najvažniji.
Kroz konvekciju, kada se energija prenosi sa čvrstih komponenti sistema na molekule vazduha, toplota će se prenositi iz izvora napajanja. Stopa gubitka toplote je proporcionalna brzini vazduha koji struji kroz sistem. Stoga će prisilno hlađenje zrakom obezbijediti veći stepen hlađenja od prirodnog kretanja koje stvara termalni sklop koji prenosi energiju na molekule zraka.
Provođenje kroz PCB podlogu ili šasiju sistema pruža dodatni način za odvođenje toplote iz izvora napajanja, iako se tradicionalno smatra manje važnim od konvekcije. Pored toga, u sistemu baziranom na SBC-u, takođe je važno da se toplota napajanja ne može preneti na procesorski kompleks, jer će to povećati mogućnost da uređaj uđe u termičko gašenje kako bi se zaštitio u uslovima visokog opterećenja.
Generalno, visok sadržaj bakra u PCB-u i metalu u kućištu pomažu da se obezbedi dobar put za izlazak toplote iz izvora napajanja kroz provodljivost. Radijatori postavljeni izvan kućišta pomoći će u prijenosu topline iz sistema do mjesta gdje se može izgubiti konvekcijom. Preporučuje se da se popuni praznina između opreme koja se hladi toplotno provodljivim ljepilom i maksimizira prijenos topline od opreme do radijatora. Vijci ili stege povećavaju kontaktni pritisak, što takođe poboljšava prenos toplote u hladnjak.
Smjer napajanja u sistemu će takođe uticati na performanse hlađenja, u zavisnosti od rasporeda unutrašnjih komponenti. Kako vrući zrak teži da raste, napajanje instalirano ispod SBC-a ima tendenciju da prenese toplinu na komponente u kompleksu procesora. Ako je ploča postavljena okomito, a PSU je sa strane, utjecaj vrućeg zraka će biti manji. Međutim, komponente osjetljive na toplinu mogu biti bolje postavljene na dnu jedinice.
Kada se rashladni elementi koriste interno, rebra najvećeg hladnjaka moraju biti paralelna sa smjerom strujanja zraka. Naravno, protok vazduha će biti ograničen preprekama, što treba uzeti u obzir. Način na koji vazduh napušta sistem će pomoći u određivanju efikasnosti protoka vazduha. Kako bi se spriječilo nakupljanje pritiska i smanjila efikasnost ventilatora, površina poprečnog presjeka izlaznog otvora za zrak treba biti najmanje 50 posto veća od površine poprečnog presjeka ulaza.
Uzimajući u obzir ove faktore, uzimajući u obzir termalne parametre dizajnirane oko čitavog sistema, dizajneri mogu ne samo da u potpunosti iskoriste dostupnost SBC-a visokih performansi, već i da u potpunosti iskoriste trenutne energetske pretvarače.
