Isı dağılımını iyileştirebilen soğutma teknolojisi ve çalışma prensibi
Şimdi, herkesin umursadığı nihai soruna girelim: ısı dağılımı.
ısı yüzgeci
Soğutucu, pasif bir ısı transfer cihazıdır. IC paketinden çevreye ısı aktarırken, termal direnci, termal konveksiyon ve termal radyasyonun neden olduğu paketten çevreye paralel termal dirençten çok daha küçüktür.
Şekil 1, termal arayüz malzemesinin (TIM) paketin üstüne bağlandığı N-kanatlı ısı emicinin (N, Fin sayısıdır) termal direnç modelini göstermektedir. Paket ile soğutucu arasındaki teması iyileştirmek için TIM'e ihtiyacımız var, bu nedenle soğutucunun etkin termal direncinin TIM'in termal direncini içermesi gerekiyor.
Soğutucunun eşdeğer direnci, TIM'in direnci artı soğutucunun altındaki dirence ve soğutucunun direncinin N sayısına bölünmesine yaklaşık olarak eşittir. Soğutucunun alanı daha büyük olabileceğinden paketin üst yüzey alanından daha büyükse, ısı taşınımı ve ısı radyasyonu direnci, paketin üst yüzeyinin ısı taşınımı ve ısı radyasyonu direncinden daha küçük olabilir. Ayrıca direnç, soğutucu Fin sayısına bölünürse, N kat iyileştirme elde edilebilir. Bununla birlikte, belirli bir ısı emici substrat alanı için, Fin'deki artış belirli bir miktardan daha yüksek olduğunda, sonunda her bir Fin'in termal direncinin artmasına neden olacaktır: bunun nedeni, ısı alıcıların birbirine yaklaşmaya başlaması ve efektif değeri düşürmesidir. ısı transfer katsayısı. . Ve bu termal dirençler, soğutucunun etkin termal direncini doğrudan arttırdığından, soğutucunun genel performansını iyileştirmek için soğutucu ve TIM için yüksek termal iletkenliğe sahip malzemelerin seçilmesi çok önemlidir.
soğutucu
Elektronik sistemleri soğutmak için başka bir teknik, IC'den PCB'nin arkasına daha fazla ısı yaymak için termal yollar ve ısı emiciler kullanmaktır. IC'nin altına yerleştirilen ısı dağıtım delikleri, PCB'nin termal direncini önemli ölçüde azaltabilir ve PCB'nin altına yerleştirilmiş ısı dağıtım plakasına ısı yönlendirmesine yardımcı olabilir. Radyatör, yüksek ısı iletkenliği olan malzemeden (grafit gibi) yapılmıştır ve ısı dağılımını iyileştirmek için daha geniş bir yüzey alanına sahiptir。
fan
Pasif soğutucular veya radyatörler ısıyı ortadan kaldırmak için yeterli olmadığında, masaüstü bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, projektörler vb. gibi tüketici elektroniği sistemleri de ısıyı dağıtmak için elektronik fanlar kullanabilir. Fanlar elektrik motorları kullanır ve ısıyı gidermek için hava akışını sistem etrafında aktif olarak hareket ettirmek için elektriğe ihtiyaç duyar. Bu, ses gürültüsüne neden olabilir, bu nedenle bir fan seçerken gürültü ve güvenilirlik sorunlarının dikkate alınması gerekir. Günümüzde birçok fan hızı kontrol etmek için darbe genişlik modülasyonu (PWM) sinyallerini kullanabilir, böylece sistem sıcaklığına bağlı olarak fan hızını dinamik olarak ayarlamak için bir termal yönetim sistemi tasarlayabilirsiniz.
Isı borusu
Isı borusu, katı bileşenler arasında ısıyı aktarmak için ısı iletimi ve faz değişimi ilkelerini kullanan bir ısı transfer cihazıdır. Radyatör borusunun faz değişimi genellikle sıvının buharlaşma sonunda kaynama noktasına ulaştığı ve buharlaşarak gaz halinde borunun içine yayıldığı süreci ifade eder. Soğuk uca ulaştıktan sonra, yoğunlaşır ve ısıyı serbest bırakır ve ardından sıvı, kılcal hareketle buharlaşma ucuna geri akar. Buharlaşma ucundan yoğuşma ucuna ısı aktarma hareketinde bu işlem sürekli olarak tekrarlanacaktır. Isı boruları ayrıca bilgisayarlar, tabletler ve akıllı telefonlar gibi tüketici elektronik sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Dinamik kısma
Son olarak, elektrik mühendisleri olarak, sistemin güç tüketimini kontrol etmek için gerçekten de çeşitli güç kısma tekniklerini kullanabiliriz, ancak bu genellikle sistem performansını düşürür. Amacımız, müşterilerimizin performansı mümkün olduğunca tartarken en iyi kullanıcı deneyimini elde etmelerini sağlamaktır. Birçok elektronik sistem artık PCB'nin tamamında termal sensörler kullanıyor ve bu da yerleşik işlemcinin sistemdeki sıcaklığı izlemesine ve sıcaklık yükseldiğinde dinamik kısma kararları vermesine olanak tanıyor. Elektrik mühendisleri olarak, sistemin çeşitli güç eğrilerini doğal olarak anlıyoruz. Fanı açarak, fonksiyonları azaltarak, sistemin farklı kısımlarını devre dışı bırakarak veya sistem sıcaklığı farklı sıcaklık eşiklerine ulaştığında saat hızını sınırlayarak beklentilerimize ulaşabiliriz.
