Принцип на термичен дизайн на импулсно захранване с висока мощност

1. Защо електронните продукти се нуждаят от термично решение

Чиповете на електронните продукти са силно интегрирани, с все повече функционални изисквания и все по-малки изисквания за обем. Днешните компоненти се развиват бързо към миниатюризация, висока функционалност и висока ефективност. Компонентите с висока производителност ще генерират много топлина при високи скорости и тази топлина трябва да бъде отстранена незабавно, за да се гарантира, че компонентите могат да работят при нормални работни температури. Работете с най-висока ефективност. Следователно, свързаната технология за топлопроводимост е постоянно предизвикана с развитието на електронната индустрия.

2. Видове материали за радиатор:

Злато, сребро, желязо, мед, алуминий, алуминиева сплав, силиконов лист и др.

3. Принцип на разсейване на топлината

Формата на разсейване на топлината на радиатора включва главно радиация и конвекция.

Радиационен топлопренос: топлинната енергия се предава под формата на радиация, без никаква среда, може да се предава във вакуумно състояние, като например топлинната енергия на слънцето се предава на земята през Вселената.

Конвективен пренос на топлина: Топлинната енергия се предава през въздух или друга среда, като конвекционни радиатори за загряване на въздуха. Въздухът загрява всичко в стаята, а движението на въздуха разчита главно на движението на въздуха за разпространение на топлинната енергия.

Радиаторите в традиционния смисъл се отнасят до радиатори, които представляват относителен дял от общото разсейване на топлината. Понастоящем най-типичните лъчисти радиатори са чугунени, стоманени колонни радиатори и медно-алуминиеви композитни радиатори. И така нататък, сред тях топлинната енергия, предавана чрез радиация, представлява само 30 процента, а останалите 70 процента топлинна енергия се предават чрез конвекция. Конвекционният радиатор е радиатор без радиационен топлообмен (или много малък), като например конвекционния радиатор с медна тръба Fried. Загрява по-удобно и по-бързо от лъчистия радиатор.

B. Методите за разсейване на топлината включват разсейване на топлина чрез радиация, разсейване на топлина чрез кондукция, разсейване на топлина чрез конвекция и разсейване на топлина чрез изпарение.

Топлината, генерирана от различни тъкани и органи на тялото, се разпределя равномерно във всички части на тялото заедно с кръвообращението. Когато кръвта тече през кръвоносните съдове на кожата, 90 процента от общата топлина се разсейва от кожата, така че кожата е основната част от тялото, която разсейва топлината. Има и малка част от топлината, която се отделя от тялото през белите дробове, бъбреците и храносмилателния тракт с дишането, урината и изпражненията.

(1) Начинът на разсейване на топлината - основно физическият път

1. Радиация Радиацията означава, че тялото разсейва топлината чрез излъчване на инфрачервени лъчи. Когато температурата на кожата е по-висока от температурата на околната среда, топлината на тялото се разсейва чрез радиация. Разсейването на радиационната топлина е свързано с фактори като температура на кожата, температура на околната среда и ефективна радиационна площ на тялото. Като цяло разсейването на радиационната топлина представлява 40 процента от общото разсейване на топлината. Разбира се, ако температурата на околната среда е по-висока от температурата на кожата, тялото ще абсорбира лъчиста топлина. Стоманодобивните работници работят пред пещите, както и фермерите, работещи на полета под слънцето през горещото лято.

2. Проводимост и конвекция Проводимостта е начинът, по който тялото разсейва топлината чрез пренос на молекулярна кинетична енергия. Когато човешкото тяло е в пряк контакт с предмети, които са по-хладни от кожата (като дрехи, легла, столове и др.), топлината се пренася от тялото към тези предмети. Клинично, използването на ледени капачки, ледени пакети и други методи за охлаждане на пациенти с висока температура използва този принцип.

C, топлообменът между радиатора и околната среда

След като топлината се прехвърли към горната част на радиатора, е необходимо предадената топлина да се разсее възможно най-скоро в околната среда. За радиатора с въздушно охлаждане той трябва да обменя топлина с околния въздух. По това време топлината се прехвърля между две различни среди и следваната формула е Q= XAX ΔT, където ΔT е температурната разлика между двете среди, т.е. температурната разлика между радиатора и околния въздух ; и е температурната разлика на флуида. Топлопроводимостта, след като се определят материалът на радиатора и съставът на въздуха, е фиксирана стойност; най-важното А е контактната площ между радиатора и въздуха. При предпоставката, че други условия остават непроменени, като обема на радиатора, обикновено ще има Въпреки това, чрез промяна на формата на радиатора, увеличаване на контактната площ с въздуха и увеличаване на площта на топлообмен, това е ефективно средства за подобряване на ефективността на разсейване на топлината. , За да се постигне това, повърхностната площ обикновено се увеличава чрез дизайн на перки, допълнен от грапавина на повърхността или резби.

След като топлината се прехвърли във въздуха, температурата на въздуха в контакт с радиатора ще се повиши бързо. По това време горещият въздух трябва да отнема възможно най-много топлина от околния студен въздух чрез топлообмен като конвекция. За радиаторите с въздушно охлаждане най-важното средство е да се увеличи скоростта на въздушния поток и да се използва вентилатор за постигане на принудителна конвекция. Това е свързано главно с дизайна на вентилатора и скоростта на вятъра. Ефективността на вентилатора на радиатора (като поток, налягане на вятъра) зависи главно от диаметъра на перката на вентилатора, аксиалната дължина, скоростта на вентилатора и формата на перката на вентилатора. Потокът на вентилатора е предимно в CFM (имперска система, кубични футове/минута), а CFM е около 0.028 mm3/минута поток.

Чист алуминиев радиатор

Чистият алуминиев радиатор е най-разпространеният радиатор в ранните дни. Процесът на производство е прост и цената е ниска. Досега чистият алуминиев радиатор все още заема значителна част от пазара. За да се увеличи площта на разсейване на топлината на неговите ребра, най-често използваният метод за обработка на радиатори от чист алуминий е технологията за екструдиране на алуминий, а основните показатели за оценка на радиатора от чист алуминий са дебелината на основата на радиатора и съотношението Pin-Fin . Pin се отнася за височината на ребрата на радиатора, а Fin се отнася до разстоянието между две съседни перки. Съотношението Pin-Fin е височината на Pin-Pin (без дебелината на основата), разделена на Perka. Колкото по-голямо е съотношението Pin-Fin, толкова по-голяма е ефективната площ на разсейване на топлината на радиатора и толкова по-напреднала е технологията за екструдиране на алуминий.

Радиатор от чиста мед

Топлинната проводимост на медта е 1,69 пъти по-голяма от тази на алуминия, така че при еднакви други условия радиаторите от чиста мед могат да отнемат топлината от източника на топлина по-бързо. Текстурата на медта обаче е проблем. Много рекламирани "радиатори от чиста мед" всъщност не са 100 процента мед. В списъка на медта, тези със съдържание на мед над 99 процента се наричат ​​безкиселинна мед, а следващият клас мед е Дан мед със съдържание на мед под 85 процента. Повечето от чистите медни радиатори на пазара в момента имат съдържание на мед между двете. Съдържанието на мед в някои по-лоши радиатори от чиста мед дори не е 85 процента. Въпреки че цената е много ниска, неговата топлопроводимост е значително намалена, което се отразява на разсейването на топлината. В допълнение, медта има и очевидни недостатъци, като висока цена, трудна обработка и твърде голяма маса на радиатора, които възпрепятстват прилагането на изцяло медни радиатори. Твърдостта на червената мед не е толкова добра, колкото тази на алуминиевата сплав AL6063, а производителността на някои механични обработки (като нарязване на канали) не е толкова добра, колкото тази на алуминия; точката на топене на медта е много по-висока от тази на алуминия, което не е благоприятно за формоване чрез екструзия (ExtrusiON) и т.н.

Въпреки че най-често използваните материали за радиатор са медни и алуминиеви сплави, алуминиевите сплави са лесни за обработка и с ниска цена, и са най-широко използваните материали. По-високата топлопроводимост на медта прави способността й за мигновено поглъщане на топлина по-добра от тази на алуминиевите сплави. Скоростта е по-ниска от тази на алуминиевата сплав. Следователно, без значение радиатор от чиста мед, чист алуминий или алуминиева сплав, има фатален недостатък: тъй като се използва само един материал, въпреки че основният капацитет за разсейване на топлината може да отговори на нуждите от леко разсейване на топлината, той не може да балансира добре топлопроводимостта . Двете изисквания за капацитет и топлинен капацитет са донякъде преуморени в случаи с високи изисквания за разсейване на топлината.

Технология на свързване мед-алуминий

След разглеждане на съответните недостатъци на медта и алуминия, някои радиатори от висок клас на пазара често използват производствени процеси с комбинация от мед и алуминий. Тези радиатори обикновено използват медни метални основи, докато ребрата на радиатора са направени от алуминиева сплав. Разбира се, в допълнение към медната основа има и методи като използването на медни колони за радиатора, което също е на същия принцип. С висока топлопроводимост, медната долна повърхност може бързо да абсорбира топлината, отделена от процесора; алуминиевите ребра могат да бъдат направени в най-благоприятната форма за разсейване на топлината чрез сложни процеси и да осигурят голямо пространство за съхранение на топлина и да я освобождават бързо. Намерен е баланс във всички аспекти.

Топлината се разсейва от ядрото на процесора към повърхността на радиатора, което е процес на топлопроводимост. За основата на радиатора, тъй като е в пряк контакт с малка площ от източник на висока топлина, се изисква основата да може бързо да отвежда топлината. Използването на материали с по-висока топлопроводимост за радиатора е много полезно за подобряване на топлопроводимостта. От сравнителната таблица на системата за топлопроводимост може да се види, че например топлопроводимостта на алуминия е 237W/mK, а топлопроводимостта на медта е 401W/mK. Сравнявайки радиатори с еднакъв обем, теглото на медта е 3 пъти по-голямо от това на алуминия, докато специфичната топлина на алуминия е 3 пъти. Той е само 2,3 пъти по-голям от този на медта, така че при същия обем медният радиатор може да задържи повече топлина от алуминиевия радиатор и да се нагрява по-бавно. Със същата дебелина на основата на радиатора, медта може не само бързо да отстрани температурата на източници на топлина като CPU Die, но и нейното собствено повишаване на температурата е по-бавно от това на алуминиевите радиатори. Следователно медта е по-подходяща за направата на долната повърхност на радиатора.

Въпреки това, комбинацията от тези два метала е относително трудна и афинитетът между медта и алуминия е слаб. термична устойчивост). При реалния дизайн и производство производителите винаги се опитват да намалят максимално топлинното съпротивление на интерфейса и да избегнат слабостите, което често отразява дизайнерските възможности на производителя и производствените процеси.

4. Термоносител - топлопроводим силикагел.

а. Какво е термично съпротивление?

Така нареченото "термично съпротивление" (термично съпротивление) се отнася до изчерпателен параметър, който отразява способността за предотвратяване на пренос на топлина. Концепцията за термично съпротивление е много подобна на тази за съпротивление и единицата също е подобна - градус /W, тоест температурната разлика между двата края на топлопроводимия път, когато непрекъснатата топлопреносна мощност на обекта е 1 W .

b. Топлинното съпротивление на въздуха е най-голямото в природата и стойността му е близка до 0.03W/mK;

° С. Запълнете празнината между нагревателното тяло и металния радиатор, за да намалите въздуха, така че нагревателното тяло и радиаторът да показват директно разсейване на топлината чрез конвекция.

д. Топлопроводимият силиконов лист може също така да разсейва топлината индиректно, тоест той е изложен навън, така че се нарича радиатор.

Sinda Thermal е водещ производител на радиатори, притежаваме екип от топлинни експерти и много прецизни съоръжения и оборудване, можем да предложим най-конкурентната оферта и страхотни качествени радиатори. Моля, свържете се с нас свободно, ако имате някакви термични изисквания.