Bir ısı emici nasıl seçilir?

Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, mikro elektronik bileşenlerin güç kaybı artıyor ve paket boyutu giderek küçülüyor. Bu nedenle, elektronik ürünlerin tasarımında termal yönetim giderek daha önemli hale geliyor.

Elektronik ekipmanın güvenilirliği ve tasarım ömrü, çalışma sıcaklığı ile ters orantılıdır. Tipik bir silikon yarı iletken cihazın güvenilirliği ve çalışma sıcaklığı açısından, çalışma sıcaklığının düşürülmesi, cihazın güvenilirliğini ve tasarım ömrünü katlanarak artıracaktır. Bu nedenle, ekipmanın çalışma sıcaklığının sınırlar içinde etkin bir şekilde kontrol edilmesi, uzun vadeli istikrarlı çalışmasının garantisidir.

Soğutucu, sıcak uçtan soğuk uca ısı transferini artıran bir cihazdır. Genel olarak, sıcak uç, cihazın ısı üreten üst kısmıdır ve soğuk uç, bir ısı yayma ortamı olarak ortamdaki havadır. Aşağıdaki tartışma, havanın soğutma ortamı olduğunu varsayar. Çoğu durumda, katı yüzeyden havaya ısı transferi, tüm ısı transfer sistemindeki en az verimli bağlantıdır ve katı-gaz ​​temas yüzeyi aynı zamanda en büyük termal dirence sahip yerdir. Soğutucu, aynı sıcaklık artışı altında cihazın daha fazla ısı transfer etmesini veya cihazın çalışma sıcaklığını düşürmesini sağlayan soğutma ortamı ile temas alanını artırarak katı-buhar temas yüzeyinin termal direncini azaltır. Soğutucuyu kullanmanın temel amacı, cihazın çalışma sıcaklığını üretici tarafından ayarlanan göstergeden daha düşük hale getirmektir.

Termal döngü (tam anlamıyla çevirisi bu başlıktır, ancak aslında sıklıkla söylediğimiz termal direnç ağı yöntemi veya bundan sonra termal direnç ağı yöntemi olarak anılacak olan termal ağ yöntemi/elektrik ağı yöntemidir) Nasıl seçileceğini tartışmadan önce ısı emici, ısı iletimine aşina olmayan okuyucuların tartışma konusunu hızlı bir şekilde anlamaları için önce aşağıdaki tartışmada yer alan terminolojiyi ve bir termal direnç ağı kurma yöntemini açıklayın. Sembollerin ve terimlerin tanımları aşağıdaki gibidir:

S: Toplam güç veya ısı üretimi oranı (harcanan güç olarak çevrilmelidir), W birimi, çalışma sırasında elektronik bileşenler tarafından üretilen ısı oranını temsil eder. Uygun bir soğutucu seçmek için genellikle harcanan gücün maksimum değeri kullanılır.

Tj: Bağlantı sıcaklığı (genellikle bu bağlantı sıcaklığına atıfta bulunmalıdır ve orijinal metindeki açıklama, cihazın stabil çalışması için maksimum bağlantı sıcaklığıdır), °C cinsinden.

İzin verilen maksimum bağlantı sıcaklığı, genel mikro elektronik bileşenler için 115 °C'den bazı özel sıcaklık kontrol cihazları için 180 °C'ye kadar değişir. Askeri ve bazı özel durumlarda, çalışma sıcaklığı 65 °C ila 80 °C arasında olan bileşenler nadiren kullanılır. (Orijinal metin çalışma sıcaklığını göstermemektedir, karışıklığa neden olmamak için çeviri özel olarak revize edilmiştir).

Tc: Cihazın kasa sıcaklığı, °C olarak.

Kasa sıcaklığı, ambalaj kabuğunda seçilen test noktasıyla ilgili olduğundan (elektronik bileşen ambalaj yüzeyinin sıcaklığı tek tip değildir), bu genellikle ambalaj kabuğundaki en yüksek sıcaklık noktasını belirtir.

Ts: Isı alıcının sıcaklığı, °C cinsinden.

Bu, soğutucunun cihaza yakın olduğu en yüksek sıcaklık noktasını ifade eder (paket kabuğunun yüzeyi).

Ta: Ortam sıcaklığı, °C cinsinden.

Sıcaklık farkı (orijinal metin sıcaklıktır) ve ısı transfer hızı (orijinal metin ısı yayılım hızıdır) arasındaki ilişki aracılığıyla, bir termal yapının iki konumu arasındaki ısı transferinin verimliliği nicel olarak şu şekilde ifade edilebilir: termal direnç R. Direnç R'nin tanımı aşağıdaki gibidir:

R=ΔT/Q Burada ΔT, iki konum arasındaki sıcaklık farkıdır. Isıl direncin birimi °C/W olup, birim ısı transfer edildiğinde sıcaklık farkını temsil eder. Termal direncin tanımı, Ohm's yasası Re=ΔV/I tarafından tanımlanan Re direncine biraz benzer. ΔV potansiyel fark ve I akımdır.