Термичен дизайн на SBC захранване
Едноплатковият компютър (SBC) представлява лесно интегрирано решение на много проблеми с управлението. Популярността на тази идея доведе до нарастване на броя на SBC продуктите на пазара, които покриват широк спектър от изисквания за производителност и цена, от сравнително прости базирани на микроконтролер решения до сложни, но компактни високопроизводителни процесори и програмируеми на място хибридни портове масиви. Като цяло необходимостта от опаковане на голямо количество изчислителна производителност в малко пространство поставя предизвикателства при проектирането на корпуса и пакета и има верижен ефект върху подсистемата за захранване.
Топлината има пряко въздействие върху работата на електронните системи. Електронните схеми, особено тези, използвани за преобразуване и предаване на енергия, обикновено работят по-ефективно при по-ниски температури и на свой ред са склонни да разсейват по-малко енергия под формата на отпадна топлина. Тъй като изходната мощност на цялата система се увеличава, печалбата в ефективността, която може да се получи чрез ефективно охлаждане, значително се увеличава.
Работата на охладителя също ще има верижна реакция върху надеждността. Ако системата работи при по-ниска температура, вероятността от повреда в рамките на определено време ще бъде намалена. Тези фактори правят важно да се вземат предвид всички възможности, когато се разглеждат опциите за проектиране на захранване, като охлаждане и криви на натоварване спрямо ефективност. Има три основни начина на разсейване на топлината за електронните модули като захранване: радиация, конвекция и проводимост. За електронните системи, използвани в повечето среди, конвекцията и проводимостта са най-важни.
Чрез конвекция, когато енергията се прехвърля от твърди компоненти на системата към въздушни молекули, топлината ще се пренася от захранването. Степента на загуба на топлина е пропорционална на скоростта на въздуха, преминаващ през системата. Следователно принудителното въздушно охлаждане ще осигури по-висока степен на охлаждане от естественото движение, генерирано от термичния възел, пренасящ енергия към въздушните молекули.
Проводимостта през субстрата на PCB или шасито на системата осигурява допълнителен начин за разсейване на топлината от захранването, въпреки че традиционно се счита за по-малко важно от конвекцията. В допълнение, в базираната на SBC система също е важно топлината на захранването да не може да бъде прехвърлена към процесорния комплекс, защото това ще увеличи възможността устройството да влезе в термично изключване, за да се защити при условия на високо натоварване.
Като цяло, високото съдържание на мед в PCB и метала в корпуса спомагат за осигуряването на добър път за изтичане на топлина от захранването чрез проводимост. Радиаторите, инсталирани извън корпуса, ще помогнат за преноса на топлина от системата до места, където тя може да бъде загубена чрез конвекция. Препоръчва се всяка празнина между оборудването, което ще се охлажда, да се запълни с топлопроводимо лепило и да се увеличи максимално преносът на топлина от оборудването към радиатора. Болтовете или скобите увеличават контактното налягане, което също подобрява преноса на топлина в радиатора.
Посоката на захранването в системата също ще повлияе на ефективността на охлаждане, в зависимост от разположението на вътрешните компоненти. Тъй като горещият въздух има тенденция да се издига, захранването, инсталирано под SBC, има тенденция да пренася топлина към компонентите в процесорния комплекс. Ако платката е монтирана вертикално и захранването е отстрани, влиянието на горещия въздух ще бъде по-малко. Чувствителните към топлина компоненти обаче може да се поставят по-добре в долната част на устройството.
Когато радиаторите се използват вътрешно, ребрата на най-големия радиатор трябва да са успоредни на посоката на въздушния поток. Естествено въздушният поток ще бъде ограничен от препятствия, които трябва да се имат предвид. Начинът, по който въздухът напуска системата, ще помогне да се определи ефективността на въздушния поток. За да се предотврати натрупването на налягане и да се намали ефективността на вентилатора, площта на напречното сечение на изходящия отвор за въздух трябва да бъде поне 50 процента по-голяма от площта на напречното сечение на входа.
Имайки предвид тези фактори, като вземат предвид топлинните параметри, проектирани около цялата система, дизайнерите могат не само да използват пълноценно наличието на високопроизводителни SBC, но също така да използват пълноценно готовите преобразуватели на мощност.
