Топлинно проектиране на военно електронно оборудване

С бързото развитие на науката и технологиите електронното оборудване, свързано с националната отбрана и военната техника, става все по-сложно, авангардно и интелигентно. В същото време, поради изискванията на военните приложения за миниатюризация на продукти, леко тегло, персонализиране и висока надеждност, инженерите са изправени пред редица предизвикателства в процеса на проектиране, като електромагнитна съвместимост с милиметрови вълни, охлаждане и разсейване на топлина при висока топлина флюс, запечатване в тежка среда и така нататък.

Предизвикателства при топлинния дизайн на военно оборудване:

1. Работната среда на военната техника е сложна. Надморска височина, висока температура, ниска температура, влажност, температурен шок, слънчева топлинна радиация, ударни вибрации, лед и различни сурови среди (гъбички, пустиня, прах, сажди и т.н.) имат различна степен на въздействие върху неговия топлинен дизайн. В допълнение към сложните гранични условия, най-голямото предизвикателство при термичното управление на електронните продукти в националната отбранителна индустрия е да се сблъска с преходен термичен удар. Тези електронни продукти често са в екстремна термична среда.

2. Голяма обработка и висока калоричност. Поради естеството на военните задачи, тези електронни продукти са длъжни да понасят голямо количество обработка на данни. В същото време те изискват по-бърза скорост на обработка на данни, която е съответно ниска, а консумацията на топлина на електронните продукти ще се увеличи рязко. Следователно лошите условия на околната среда и рязкото увеличаване на топлинната консумация на чипове поставят термичното управление на електронните продукти в националната отбранителна индустрия пред големи предизвикателства.

3. Леката и перфектна надеждност увеличават трудността на топлинния дизайн. За електронното оборудване в атмосферата или космическата среда теглото е много важен елемент. Колкото по-малко е теглото, толкова по-дълго продуктът продължава да работи и толкова по-ниска е цената.

Термичен дизайн на военно устройство:

Поради високата консумация на топлина и лошата работна среда на военните електронни продукти, чиповете обикновено показват по-висок топлинен поток. Подобно на други електронни продукти, те трябва да имат добра охладителна система, в която трябва да се вземат предвид изискванията за размера на работното пространство на оборудването, теглото, консумацията на топлина, електромагнитното екраниране и т.н. В момента много инженери предпочитат да използват хибридно охлаждане за термично проектиране на електронни продукти. Повечето електронни чипове използват въздушно охлаждане за разсейване на топлината и течно охлаждане за устройства с голяма консумация на топлина. Въпреки това, за космически полети или електронни устройства в космоса, този начин на охлаждане не е желателен и трябва да се проектира по-компактна система за течно охлаждане. Например, използването на субстратни материали с висока топлопроводимост, парна камера, топлинна тръба, TEC, вградени в матрицата за чип, струйно охлаждане или течно охлаждане с директно потапяне може да прехвърли топлината към течността и след това към топлообменника на системата за охлаждане на течността.