Termal Yönetim Teknolojisi Serisi: Güç Soğutma Yönetimi

Elektrik mühendisleri"güç yönetimi" teriminden bahsettiğinde, çoğu insan MOS tüpleri, dönüştürücüler, transformatörler vb.

Aslında, güç yönetimi bundan çok daha fazlasıdır.

Güç kaynağı çalışırken ısı üretecek ve sürekli sıcaklık artışı, sonunda sistem arızalarına yol açabilecek performans değişikliklerine neden olacaktır.

Ayrıca ısı, bileşenlerin ömrünü kısaltacak ve uzun vadeli güvenilirliği etkileyecektir.

Bu nedenle, güç yönetimi aynı zamanda termal yönetimi de içerir. Termal yönetimle ilgili olarak anlaşılması gereken iki bakış açısı vardır:

& quot; Mikro"|Sorun

Aşırı ısı oluşumu nedeniyle tek bir bileşen aşırı ısındı, ancak sistemin geri kalanının ve kasanın sıcaklığı sınır dahilinde.

& quot;Makro"|Sorun

Birden fazla ısı kaynağından gelen ısı birikimi nedeniyle tüm sistemin sıcaklığı çok yüksek.

Mühendisin, termal yönetim sorunlarından kaçının mikro ve makro olduğunu ve ikisi arasındaki korelasyon derecesini belirlemesi gerekir.

Basit anlayış, ısı üreten bir bileşenin sıcaklık artışı izin verilen limiti aşsa ve tüm sistemin ısınmasına neden olsa bile, bu, tüm sistemin aşırı ısındığı anlamına gelmez, ancak bileşen tarafından üretilen aşırı ısı, dağılmak.

Peki ısı nereye gidiyor?

Daha soğuk bir yere dağılmış, sistemin ve şasenin bitişik parçası olabilir veya şasenin dışında olabilir (sadece dış sıcaklığın iç sıcaklıktan düşük olduğu durumlarda mümkündür).

Termal yönetim, fiziğin temel ilkelerini takip eder. Isı iletiminin üç yolu vardır: radyasyon, iletim ve konveksiyon.

Çoğu elektronik sistem için, gerekli soğutmayı sağlamak için, önce ısının iletim yoluyla ısı kaynağından ayrılmasına izin verilmesi ve daha sonra konveksiyon yoluyla başka yerlere aktarılması gerekir.

Termal tasarım yapılırken, gerekli iletim ve taşınımı etkin bir şekilde elde etmek için çeşitli termal yönetim donanımlarını birleştirmek gerekir.

En yaygın olarak kullanılan üç soğutma bileşeni vardır: radyatörler, ısı boruları ve fanlar.

Radyatör ve ısı borusu, güç kaynağı olmayan pasif soğutma sistemleridir, fan ise aktif bir cebri hava soğutma sistemidir.

Radyatör, iletim yoluyla bir ısı kaynağından ısı elde edebilen ve ısıyı hava akışına (bazı durumlarda suya veya diğer sıvılara) aktararak konveksiyon elde edebilen alüminyum veya bakır bir yapıdır.

Isı emiciler, tek bir transistörü bağlayan küçük damgalı metal kanatlardan, konvektif hava akışını kesebilen ve ona ısı aktarabilen birçok kanatlı (parmak) büyük ekstrüzyonlara kadar binlerce boyut ve şekilde gelir.

Radyatör, hareketli parça olmaması, işletme maliyetleri, arıza modları vb. gibi avantajlara sahiptir.

Radyatör ısı kaynağına bağlandığında, ısınan hava yükseldikçe doğal olarak konveksiyon meydana gelir ve böylece bir hava akımı başlar ve oluşmaya devam eder.

Radyatörün kullanımı kolay olmasına rağmen bazı dezavantajları vardır: 1. Büyük ısı ileten radyatör büyük, maliyetli ve ağırdır ve doğru yerleştirilmesi gerekir, bu da devre kartının fiziksel yerleşimini etkileyecek veya sınırlayacaktır;

2. Kanatçıklar, hava akışındaki tozla tıkanarak verimliliği azaltabilir;

3. Isı kaynağından radyatöre ısının sorunsuz bir şekilde akabilmesi için ısı kaynağına doğru şekilde bağlanmalıdır.

Son olarak, modellemenin iki sorunu çözmesi gerekir:

1. Pik ve ortalama dağılma sorunu. Örneğin, 1W'lık sürekli termal yayılımlı bir kararlı durum bileşeni ve 10W'lık termal yayılımlı ancak %10 aralıklı görev döngüsüne sahip bir cihaz, farklı termal etkilere sahiptir.

Yani ortalama ısı dağılımı aynıdır ve ilgili ısı kütlesi ve ısı akışı farklı ısı dağılımları üretecektir. Çoğu CFD uygulaması statik ve dinamik analizi birleştirebilir.

2. IC paketinin üst kısmı ile ısı emici arasındaki fiziksel bağlantı gibi, bileşenler ve minyatür modelin yüzeyi arasındaki kusurlu fiziksel bağlantı.

Bağlantı küçük bir mesafeye sahipse, bu yolun termal direnci artacaktır ve yolun termal iletkenliğini arttırmak için temas yüzeyini bir termal ped ile doldurmak gerekir.

Termal yönetim, güç kaynağındaki ve iç ortamdaki bileşenlerin sıcaklığını düşürerek ürün ömrünü uzatabilir ve güvenilirliği artırabilir.

Ancak termal yönetim entegre bir kavramdır, eğer ayrıntılara indirgenirse çok büyük bir konudur.

Boyut, güç, verimlilik, ağırlık, güvenilirlik ve maliyetin değiş tokuşunu içerir. Projenin önceliği ve kısıtları değerlendirilmelidir.