Princip termičkog dizajna prekidačkog napajanja velike snage
1. Zašto je elektronskim proizvodima potrebno termalno rješenje
Čipovi elektroničkih proizvoda su visoko integrirani, sa sve više funkcionalnih zahtjeva i sve manjim zahtjevima za volumenom. Današnje komponente se brzo razvijaju prema minijaturizaciji, visokoj funkcionalnosti i visokoj efikasnosti. Komponente visokih performansi će generisati mnogo toplote pri velikim brzinama, a ova toplota se mora odmah ukloniti kako bi se osiguralo da komponente mogu da rade na normalnim radnim temperaturama. Radite uz najveću efikasnost. Stoga je srodna tehnologija provođenja topline stalno osporava razvoj elektronske industrije.
2. Vrste materijala za hladnjak:
Zlato, srebro, gvožđe, bakar, aluminijum, legura aluminijuma, silikonski lim itd.
3. Princip disipacije topline
Oblik rasipanje topline radijatora A uglavnom uključuje zračenje i konvekciju.
Prijenos topline zračenja: toplinska energija se prenosi u obliku zračenja, bez ikakvog medija, može se prenositi u vakuumskom stanju, kao što se toplotna energija sunca prenosi na Zemlju kroz svemir.
Konvektivni prijenos topline: Toplotna energija se prenosi kroz zrak ili druge medije, kao što su konvekcijski radijatori za zagrijavanje zraka. Zrak zagrijava sve u prostoriji, a kretanje zraka se uglavnom oslanja na kretanje zraka za širenje toplinske energije.
Radijatori za zračenje u tradicionalnom smislu se odnose na radijatore koji čine relativni udio u ukupnoj disipaciji topline. Trenutno su najtipičniji radijatori radijatora od livenog gvožđa, čeličnih stubnih radijatora i bakar-aluminijum kompozitni radijatori. I tako dalje, među njima, toplotna energija koja se prenosi zračenjem čini samo 30 posto, a ostalih 70 posto toplinske energije prenosi se konvekcijom. Konvekcijski radijator je radijator koji u osnovi nema izmjenu topline zračenja (ili je vrlo mali), kao što je konvekcijski radijator Fried bakrene cijevi. Zagreva se ugodnije i brže od radijatora.
B. Metode odvođenja topline uključuju disipaciju topline zračenjem, disipaciju topline provodljivosti, konvekcijsku disipaciju topline i disipaciju topline isparavanjem.
Toplota koju stvaraju različita tkiva i organi tijela ravnomjerno se raspoređuje na sve dijelove tijela zajedno sa cirkulacijom krvi. Kada krv teče kroz krvne sudove kože, 90 posto ukupne topline odvodi koža, tako da je koža glavni dio tijela koji odvodi toplinu. Tu je i mali dio topline, koji se disanjem, urinom i izmetom odvodi iz tijela kroz pluća, bubrege i probavni trakt.
(1) Način odvođenja toplote - uglavnom fizički način
1. Zračenje Zračenje znači da tijelo raspršuje toplinu emitujući infracrvene zrake. Kada je temperatura kože viša od temperature okoline, toplina tijela se raspršuje zračenjem. Rasipanje toplote zračenjem je povezano sa faktorima kao što su temperatura kože, temperatura okoline i efektivna radijaciona površina tela. Općenito, rasipanje topline zračenjem čini 40 posto ukupne disipacije topline. Naravno, ako je temperatura okoline viša od temperature kože, tijelo će apsorbirati toplinu zračenja. Čeličani rade ispred peći, kao i farmeri koji rade na poljima pod suncem tokom vrelog ljeta.
2. Kondukcija i konvekcija Kondukcija je način na koji tijelo raspršuje toplinu prijenosom molekularne kinetičke energije. Kada je ljudsko tijelo u direktnom kontaktu sa predmetima koji su hladniji od kože (kao što su odjeća, kreveti, stolice, itd.), toplina se sa tijela prenosi na te objekte. Klinički, korištenje ledenih kapa, ledenih obloga i drugih metoda za hlađenje pacijenata s visokom temperaturom koristi ovaj princip.
C, razmjena toplote između radijatora i okoline
Nakon što se toplina prenese na gornji dio radijatora, potrebno je što prije raspršiti prenesenu toplinu u okolinu. Za vazdušno hlađeni radijator, to je razmena toplote sa okolnim vazduhom. U ovom trenutku toplina se prenosi između dva različita medija, a slijedi formula Q= XAX ΔT, gdje je ΔT temperaturna razlika između dva medija, odnosno temperaturna razlika između radijatora i okolnog zraka ; i je temperaturna razlika fluida. Toplotna provodljivost, nakon što se utvrdi materijal hladnjaka i sastav zraka, to je fiksna vrijednost; najvažniji A je kontaktna površina između hladnjaka i zraka. Pod pretpostavkom da ostali uslovi ostaju nepromenjeni, kao što je zapremina hladnjaka, generalno će postojati. Međutim, promenom oblika radijatora, povećanjem površine kontakta sa vazduhom i povećanjem površine razmene toplote, to je efikasan znači da se poboljša efikasnost odvođenja toplote. , Da bi se to postiglo, površina se općenito povećava pomoću dizajna peraja dopunjenog hrapavosti površine ili navojem.
Nakon što se toplota prenese na vazduh, temperatura vazduha u kontaktu sa hladnjakom će brzo porasti. U ovom trenutku, vrući vazduh treba da oduzme toplotu što je više moguće sa okolnim hladnim vazduhom putem razmene toplote kao što je konvekcija. Za vazdušno hlađene radijatore najvažnije sredstvo je povećanje brzine strujanja vazduha i korišćenje ventilatora za postizanje prisilne konvekcije. Ovo se uglavnom odnosi na dizajn ventilatora i brzinu vjetra. Efikasnost ventilatora hladnjaka (kao što je protok, pritisak vjetra) uglavnom ovisi o prečniku lopatice ventilatora, aksijalnoj dužini, brzini ventilatora i obliku lopatice ventilatora. Protok ventilatora je uglavnom u CFM (Imperijalni sistem, kubnih stopa/minuti), a CFM je oko 0.028 mm3/minuti protok.
Radijator od čistog aluminijuma
Radijator od čistog aluminijuma je najčešći radijator u ranim danima. Proces njegove proizvodnje je jednostavan, a cijena niska. Za sada radijator od čistog aluminijuma i dalje zauzima značajan deo tržišta. Kako bi se povećala površina disipacije topline njegovih rebara, najčešće korištena metoda obrade radijatora od čistog aluminija je tehnologija ekstruzije aluminija, a glavni pokazatelji za procjenu radijatora od čistog aluminija su debljina baze radijatora i omjer Pin-Fin. . Pin se odnosi na visinu rebara hladnjaka, a Fin se odnosi na udaljenost između dva susjedna rebra. Omjer Pin-Fin je visina igle (bez debljine baze) podijeljena sa Finom. Što je veći omjer Pin-Fin, veća je efektivna površina rasipanje topline radijatora i naprednija je tehnologija ekstruzije aluminija.
Radijator od čistog bakra
Toplotna provodljivost bakra je 1,69 puta veća od aluminijuma, tako da pod pretpostavkom da su ostali uslovi isti, hladnjaci od čistog bakra mogu brže oduzeti toplotu od izvora toplote. Međutim, tekstura bakra predstavlja problem. Mnogi reklamirani "hladnjaci od čistog bakra" nisu baš 100 posto bakarni. Na listi bakra, oni sa sadržajem bakra većim od 99 posto nazivaju se bakrom bez kiseline, a sljedeći razred bakra je bakar Dan sa sadržajem bakra manjim od 85 posto. Većina hladnjaka od čistog bakra na tržištu trenutno ima sadržaj bakra između njih. Sadržaj bakra u nekim inferiornim radijatorima od čistog bakra nije ni 85 posto. Iako je cijena vrlo niska, njegova toplinska provodljivost je znatno smanjena, što utječe na rasipanje topline. Osim toga, bakar ima i očigledne nedostatke, kao što su visoka cijena, teška obrada i prevelika masa hladnjaka, koji ometaju primjenu potpuno bakrenih hladnjaka. Tvrdoća crvenog bakra nije tako dobra kao kod legure aluminijuma AL6063, a performanse neke mehaničke obrade (kao što je urezivanje) nisu tako dobre kao kod aluminijuma; Tačka topljenja bakra je mnogo viša od one aluminijuma, što ne pogoduje ekstruzijskom formiranju (ExtrusiON) i tako dalje.
Iako su najčešće korišteni materijali hladnjaka bakar i aluminijske legure, legure aluminija su jednostavne za obradu i niske cijene, te su najčešće korišteni materijali. Veća toplotna provodljivost bakra čini njegovu trenutnu sposobnost apsorpcije toplote boljom nego kod legura aluminijuma. Brzina je manja od brzine legure aluminijuma. Stoga, bez obzira na radijator od čistog bakra, čistog aluminija ili legure aluminija, postoji fatalna mana: budući da se koristi samo jedan materijal, iako osnovni kapacitet odvođenja topline može zadovoljiti potrebe blagog odvođenja topline, ne može dobro uravnotežiti provodljivost topline . Dva zahtjeva za kapacitetom i toplinskim kapacitetom su donekle preopterećena u slučajevima sa visokim zahtjevima za rasipanje topline.
Tehnologija spajanja bakra i aluminija
Nakon razmatranja odgovarajućih nedostataka bakra i aluminija, neki vrhunski radijatori na tržištu često koriste proizvodne procese kombinacije bakra i aluminija. Ovi hladnjaci obično koriste metalne baze od bakra, dok su rebra hladnjaka napravljena od legure aluminijuma. Naravno, pored bakarne baze, postoje i metode kao što je upotreba bakarnih stubova za hladnjak, što je takođe isti princip. Sa visokom toplotnom provodljivošću, bakrena donja površina može brzo apsorbovati toplotu koju oslobađa CPU; Aluminijska rebra mogu se složenim procesima napraviti u najpovoljniji oblik za odvođenje topline, te osigurati veliki prostor za skladištenje topline i brzo je otpustiti. Pronađena je ravnoteža u svim aspektima.
Toplota se odvodi od jezgre CPU-a do površine hladnjaka, što je proces provođenja topline. Za podnožje hladnjaka, pošto je u direktnom kontaktu sa malom površinom visokog izvora toplote, potrebno je da baza može brzo da odvodi toplotu. Upotreba materijala veće toplotne provodljivosti za hladnjak je od velike pomoći za poboljšanje toplotne provodljivosti. Iz uporedne tabele sistema za provođenje toplote može se videti da je, na primer, toplotna provodljivost aluminijuma 237W/mK, a toplotna provodljivost bakra 401W/mK. Upoređujući radijatore iste zapremine, težina bakra je 3 puta veća od aluminijuma, dok je specifična toplota aluminijuma 3 puta. To je samo 2,3 puta više od bakra, tako da pod istom zapreminom, bakarni radijator može zadržati više toplote od aluminijumskog radijatora i zagrevati se sporije. Uz istu debljinu baze hladnjaka, bakar ne samo da može brzo ukloniti temperaturu izvora topline kao što je CPU Die, već je i njegov vlastiti porast temperature sporiji nego kod aluminijskih hladnjaka. Stoga je bakar pogodniji za izradu donje površine hladnjaka.
Međutim, kombinacija ova dva metala je relativno teška, a afinitet između bakra i aluminija je slab. termička otpornost). U stvarnom dizajnu i proizvodnji, proizvođači uvijek pokušavaju smanjiti toplinsku otpornost interfejsa što je više moguće i izbjeći slabosti, što često odražava dizajnerske mogućnosti proizvođača i proizvodne procese.
4. Termalni medij - toplotno provodljivi silika gel.
a. Šta je toplotna otpornost?
Takozvani "toplinski otpor" (termalni otpor) odnosi se na sveobuhvatan parametar koji odražava sposobnost sprječavanja prijenosa topline. Koncept toplotnog otpora je vrlo sličan onom otpora, a jedinica je takođe slična - stepen/W, odnosno temperaturna razlika između dva kraja puta provođenja toplote kada je kontinualna snaga prenosa toplote objekta 1W .
b. Toplotni otpor zraka je najveći u prirodi, a njegova vrijednost je blizu 0.03W/mK;
c. Popunite prazninu između tijela za grijanje i metalnog hladnjaka kako biste smanjili zrak, tako da grijaće tijelo i hladnjak pokazuju direktnu konvekcijsku disipaciju topline.
d. Toplotno provodljiva silikonska ploča može i indirektno odašiljati toplotu, odnosno izložena je spolja, pa se naziva hladnjakom.
Sinda Thermal je vodeći proizvođač hladnjaka, posjedujemo tim termalnih stručnjaka i mnogo preciznih objekata i opreme, možemo ponuditi najkonkurentnije ponude i hladnjake vrhunskog kvaliteta. Slobodno nas kontaktirajte ako imate bilo kakve toplinske zahtjeve.
