Охлаждаща технология, която може да подобри разсейването на топлината и нейния принцип на работа
Сега нека влезем в върховния проблем, за който всички се интересуват: разсейване на топлината.
топлинна перка
Радиаторът е пасивно устройство за пренос на топлина. При пренасяне на топлина от IC пакета към околната среда, неговото термично съпротивление е много по-малко от паралелното топлинно съпротивление от пакета към околната среда, причинено от термична конвекция и топлинно излъчване.
Фигура 1 показва модела на топлинно съпротивление на радиатора с N-перка (N е броят на Fin), където термичният интерфейсен материал (TIM) е свързан към горната част на опаковката. Нуждаем се от TIM, за да подобрим контакта между опаковката и радиатора, така че ефективното термично съпротивление на радиатора трябва да включва термичното съпротивление на TIM.
Еквивалентното съпротивление на радиатора е приблизително равно на съпротивлението на TIM плюс съпротивлението в долната част на радиатора и съпротивлението на радиатора, разделено на числото N. Тъй като площта на радиатора може да бъде по-голяма от горната повърхност на опаковката, нейната топлинна конвекция и устойчивост на топлинно излъчване могат да бъдат по-малки от устойчивостта на топлинна конвекция и топлинно излъчване на горната повърхност на опаковката. Освен това, ако съпротивлението се раздели на броя на радиатора Fin, може да се постигне подобрение от N пъти. Въпреки това, за дадена повърхност на радиатора, когато увеличението на Fin е по-високо от определено количество, това в крайна сметка ще доведе до увеличаване на термичното съпротивление на всяко Fin: това е така, защото радиаторите започват да се приближават един към друг и намаляват ефективната коефициент на топлопреминаване. . И тъй като тези термични съпротивления директно увеличават ефективното термично съпротивление на радиатора, е много важно да се изберат материали с висока топлопроводимост за радиатора и TIM, за да се подобри цялостната производителност на радиатора.
система за охлаждане
Друга техника за охлаждане на електронни системи е използването на термични отвори и радиатори за разпространение на повече топлина от IC към гърба на печатната платка. Отворите за разсейване на топлина, поставени под IC, могат значително да намалят термичното съпротивление на печатната платка и да помогнат за насочване на топлината към плочата за разсейване на топлината, поставена на дъното на печатната платка. Радиаторът е изработен от материал с висока топлопроводимост (като графит) и има по-голяма повърхност за подобряване на разсейването на топлина.
вентилатор
Когато пасивните радиатори или радиатори не са достатъчни за премахване на топлината, потребителските електронни системи като настолни компютри, преносими компютри, проектори и т.н. могат също да използват електронни вентилатори за разсейване на топлината. Вентилаторите използват електрически двигатели и изискват електричество, за да движат активно въздушния поток около системата, за да отстранят топлината. Това може да причини аудио шум, така че проблемите с шума и надеждността трябва да се имат предвид при избора на вентилатор. Много вентилатори днес могат да използват сигнали за широчинна импулсна модулация (PWM) за контрол на скоростта, така че можете да проектирате система за управление на топлината за динамично регулиране на скоростта на вентилатора въз основа на температурата на системата.
Топлинна тръба
Топлинната тръба е устройство за пренос на топлина, което използва принципите на топлопроводимост и фазова промяна за пренасяне на топлина между твърди компоненти. Фазовото изменение на тръбата на радиатора обикновено се отнася до процеса, при който течността достига точката на кипене в края на изпаряване и се изпарява и се разпространява в тръбата като газ. След като достигне студения край, той кондензира и отделя топлина, а след това течността се връща обратно към края на изпарението чрез капилярно действие. При движението на пренос на топлина от изпарителния към кондензиращия край, този процес ще се повтаря непрекъснато. Топлинните тръби също се използват широко в потребителски електронни системи, като компютри, таблети и смартфони.
Динамично дроселиране
И накрая, като електроинженери, ние наистина можем да използваме различни техники за регулиране на мощността, за да контролираме консумацията на енергия на системата, но това обикновено намалява производителността на системата. Нашата цел е да дадем възможност на клиентите да получат най-доброто потребителско изживяване, като същевременно претеглят производителността колкото е възможно повече. Много електронни системи сега използват термични сензори в цялата печатна платка, което позволява на вградения процесор да следи температурата в системата и да взема решения за динамично дроселиране, когато температурата се повиши. Като електроинженери, ние естествено разбираме различните криви на мощността на системата. Можем да постигнем очакванията си чрез включване на вентилатора, намаляване на функциите, деактивиране на различни части на системата или ограничаване на тактовата честота, когато температурата на системата достигне различни температурни прагове.
