Решение за охлаждане на захранващо устройство

Всички знаем, че управлението на топлината е важен аспект от управлението на мощността. Той трябва да поддържа компонентите и системите в температурни граници. Пасивните решения започват с радиатори и топлинни тръби и могат да използват вентилатори за активно охлаждане, за да подобрят охлаждащия ефект.Системното моделиране на ниво компонент и на ниво завършен продукт позволява на дизайнерите да направят приблизителен анализ от първи ред на хладилната стратегия. Използването на изчислителна динамика на флуидите за допълнителен анализ може да разбере напълно цялостната топлинна ситуация и въздействието на промените в хладилната стратегия. Всички решения за управление на топлината включват компромиси по отношение на размер, мощност, ефективност, тегло, надеждност и цена и трябва да оценят приоритетите и ограниченията на проекта.

Всички решения за управление на топлината следват основните принципи на физиката. В режим на охлаждане има три начина на топлопроводимост: излъчване, проводимост и конвекция.

За повечето електронни системи охлаждането, което трябва да се постигне, е топлината да напусне директния източник на топлина чрез проводимост и след това да се пренесе на други места чрез конвекция. Предизвикателството при проектирането е да се комбинира различен хардуер за управление на топлината, за да се постигне ефективно необходимата проводимост и конвекция. Има три най-често използвани охлаждащи елемента: радиатор, топлинна тръба и вентилатор. Радиаторите и топлинните тръби са пасивни охладителни системи без захранване, което включва и естествено индуцирани методи на проводимост и конвекция. За разлика от тях, вентилаторът е активна система за принудително въздушно охлаждане.

Охлаждане на радиатора:

Радиаторът е алуминиева или медна структура, която може да получава топлина от източника на топлина чрез проводимост и да пренася топлината към въздушния поток (в някои случаи към вода или други течности), за да реализира конвекция. Радиаторите се предлагат в хиляди размери и форми, от малки щамповани метални ребра, свързващи един транзистор, до големи екструзии с много ребра, които могат да прихващат и пренасят топлина към конвективния въздушен поток.

Едно от предимствата на радиатора е, че няма движещи се части, няма оперативни разходи и няма режими на повреда. След като правилно оразмерен heatsik е свързан към източника на топлина, докато топлият въздух се издига, естествено ще се появи конвекция, която започва и продължава да образува въздушен поток. Следователно тези предимства са много важни при използване на радиатор за осигуряване на плавен въздушен поток между входа и изхода на източника на топлина. Освен това входът трябва да е под радиатора, а изходът - отгоре; В противен случай горещият въздух ще застоя върху източника на топлина, което допълнително ще влоши ситуацията.

Добавяне на топлинни тръби:

Функцията на топлинната тръба е да абсорбира топлината от източника на топлина и да я пренася към по-студената зона, но самата тя не действа като радиатор. Когато няма достатъчно място в близост до източника на топлина за поставяне на радиатора или въздушният поток е недостатъчен, може да се използва топлинната тръба. Топлинната тръба има висока ефективност и може да пренася топлината от източника на по-удобно за управление място.

Добавяне на охлаждащ вентилатор:

 Очевидно вентилаторите ще увеличат разходите, ще изискват пространство и ще увеличат системния шум. Като електромеханично устройство, вентилаторът също е податлив на повреда, което консумира енергия и се отразява на ефективността на цялата система. Въпреки това, в много случаи, особено когато пътят на въздушния поток е извит, вертикален или блокиран, те обикновено са единственият начин да се получи достатъчен въздушен поток. Много приложения използват термично контролирани вентилатори, които работят само когато е необходимо, за да намалят скоростта, като по този начин намаляват консумацията на енергия, и използват перки, които минимизират шума при оптимална работна скорост.

Моделиране и термична симулация:

Моделирането и симулацията са от съществено значение за ефективна стратегия за управление на топлината, за да се определи колко охлаждащ въздух е необходим и как се постига охлаждане. Въздушният поток през различни източници на топлина може да бъде оразмерен така, че да поддържа температурата си под допустимата граница. Използвайки температурата на въздуха, наличния поток на непринудителен въздушен поток, въздушния поток на вентилатора и други фактори за основно изчисление, можем грубо да разберем температурното състояние.

Като направят някои корекции, дизайнерите могат да видят дали по-големите въздушни отвори изискват повече въздух, да определят дали други пътища на въздушния поток са по-ефективни, да идентифицират разликите в използването на по-големи или различни радиатори, да проучат използването на топлинни тръби за преместване на горещи точки и т.н. Тези софтуерни пакети за CFD моделиране могат да генерират таблични данни и цветни изображения на разсейването на топлината. Промените в размера на вентилатора, въздушния поток и позицията също са лесни за моделиране.

Управление на захранването също и управление на топлината, особено как охлаждането на свързаните с захранването функции ще повлияе на топлинния дизайн и натрупването на топлина. В допълнение, дори ако компонентите и системите продължат да работят в диапазона на спецификацията, повишаването на температурата ще доведе до промени в производителността с промяната на параметрите на компонента. Прегряването също може да съкрати живота на компонентите и по този начин да съкрати средното време между отказите, което също е фактор, който трябва да се има предвид, за да се гарантира дългосрочна надеждност.