Yüksek güçlü anahtarlamalı güç kaynağının termal tasarım ilkesi
1. Elektronik ürünler neden termal çözüme ihtiyaç duyar?
Elektronik ürünlerin çipleri, giderek daha fazla işlevsel gereksinimler ve daha küçük ve daha küçük hacim gereksinimleri ile yüksek oranda entegre edilmiştir. Bugünün bileşenleri hızla minyatürleşme, yüksek işlevsellik ve yüksek verimlilik yönünde gelişiyor. Yüksek performanslı bileşenler, yüksek hızlarda çok fazla ısı üretecektir ve bileşenlerin normal çalışma sıcaklıklarında çalışabilmesi için bu ısının derhal uzaklaştırılması gerekir. En yüksek verimlilikte çalışın. Bu nedenle, ilgili ısı iletimi teknolojisi, elektronik endüstrisinin gelişmesiyle sürekli olarak zorlanmaktadır.
2. Isı emici malzeme türleri:
Altın, gümüş, demir, bakır, alüminyum, alüminyum alaşımı, silikon levha vb.
3. Isı dağılımı ilkesi
A radyatörünün ısı yayma şekli esas olarak radyasyon ve konveksiyonu içerir.
Radyasyon ısı transferi: Isı enerjisi radyasyon şeklinde iletilir, herhangi bir ortam olmaksızın, güneşin ısı enerjisinin evren yoluyla dünyaya iletilmesi gibi bir vakum halinde iletilebilir.
Konvektif ısı transferi: Isı enerjisi, havayı ısıtmak için hava veya konveksiyon radyatörleri gibi diğer ortamlar yoluyla iletilir. Hava, odadaki her şeyi ısıtır ve hava hareketi esas olarak ısı enerjisini yaymak için havanın hareketine dayanır.
Geleneksel anlamda radyasyon radyatörleri, toplam ısı yayılımının göreli bir payını oluşturan radyatörleri ifade eder. Şu anda en tipik radyant radyatörler dökme demir, çelik kolon radyatörler ve bakır-alüminyum kompozit radyatörlerdir. Ve böylece, aralarında, radyasyonla iletilen ısı enerjisi sadece yüzde 30'unu oluşturur ve diğer yüzde 70'lik ısı enerjisi konveksiyon yoluyla iletilir. Konveksiyon radyatörü, Fried bakır borulu konveksiyon radyatörü gibi temelde radyasyon ısı değişimi olmayan (veya çok küçük) bir radyatördür. Radyant radyatöre göre daha rahat ve hızlı ısınır.
B. Isı dağıtma yöntemleri arasında radyasyonla ısı dağıtma, iletimle ısı dağıtma, konveksiyonla ısı dağıtma ve buharlaşarak ısı dağıtma yer alır.
Vücudun çeşitli doku ve organları tarafından üretilen ısı, kan dolaşımı ile birlikte vücudun her yerine eşit olarak dağılır. Kan derinin kan damarlarından aktığında, toplam ısının yüzde 90'ı cilt tarafından dağıtılır, bu nedenle deri vücudun ısıyı dağıtan ana kısmıdır. Solunum, idrar ve dışkı ile akciğerler, böbrekler ve sindirim sistemi yoluyla vücuttan atılan ısının küçük bir kısmı da vardır.
(1) Isı dağılımı yolu - esas olarak fiziksel yol
1. Radyasyon Radyasyon, vücudun kızılötesi ışınlar yayarak ısıyı dağıtması anlamına gelir. Cilt sıcaklığı ortam sıcaklığından yüksek olduğunda, vücudun ısısı radyasyonla dağılır. Radyasyon ısı dağılımı, cilt sıcaklığı, ortam sıcaklığı ve vücudun etkili radyasyon alanı gibi faktörlerle ilgilidir. Genel olarak, radyasyon ısı dağılımı, toplam ısı dağılımının yüzde 40'ını oluşturur. Tabii ki, ortam sıcaklığı cilt sıcaklığından yüksekse, vücut radyant ısıyı emecektir. Sıcak yaz aylarında güneş altında tarlalarda çalışan çiftçiler gibi çelik işçileri de fırınların önünde çalışıyor.
2. İletim ve Konveksiyon İletim, vücudun moleküler kinetik enerjiyi aktararak ısıyı dağıtma şeklidir. İnsan vücudu, deriden daha soğuk olan nesnelerle (giysi, yatak, sandalye vb.) doğrudan temas ettiğinde, vücuttan bu nesnelere ısı aktarılır. Klinik olarak, yüksek ateşi olan hastaları soğutmak için buz kapakları, buz paketleri ve diğer yöntemlerin kullanılması bu prensibi kullanır.
C, radyatör ve ortam arasındaki ısı alışverişi
Isı radyatörün üst kısmına aktarıldıktan sonra, iletilen ısının bir an önce çevre ortama dağıtılması gerekir. Hava soğutmalı radyatör için çevredeki hava ile ısı alışverişi yapmaktır. Bu sırada, ısı iki farklı ortam arasında aktarılır ve izlenen formül Q= XAX ΔT'dir; burada ΔT, iki ortam arasındaki sıcaklık farkıdır, yani radyatör ile çevreleyen hava arasındaki sıcaklık farkıdır. ; ve sıvının sıcaklık farkıdır. Termal iletkenlik, soğutucu malzemesi ve hava bileşimi belirlendikten sonra sabit bir değerdir; en önemli A, soğutucu ile hava arasındaki temas alanıdır. Soğutucunun hacmi gibi diğer koşulların değişmediği varsayımı altında, genellikle olacaktır. Bununla birlikte, radyatörün şeklini değiştirerek, hava ile temas alanını artırarak ve ısı değişim alanını artırarak, etkili olur. ısı dağılımı verimliliğini artırmak anlamına gelir. , Bunu başarmak için, yüzey alanı genellikle yüzey pürüzlendirmesi veya dişlerle desteklenen kanatlı tasarım yoluyla arttırılır.
Isı havaya aktarıldıktan sonra, soğutucu ile temas halindeki havanın sıcaklığı hızla yükselir. Bu sırada sıcak hava, konveksiyon gibi ısı alışverişi yoluyla çevredeki soğuk hava ile ısıyı mümkün olduğunca uzaklaştırmalıdır. Hava soğutmalı radyatörler için en önemli yol, hava akış hızını artırmak ve zorlamalı konveksiyon elde etmek için bir fan kullanmaktır. Bu, esas olarak fanın tasarımı ve rüzgar hızı ile ilgilidir. Radyatör fanının verimliliği (akış, rüzgar basıncı gibi) esas olarak fan kanadının çapına, eksenel uzunluğa, fanın hızına ve fan kanadının şekline bağlıdır. Fanın akışı çoğunlukla CFM'dir (İngiliz sistemi, fit küp/dakika) ve bir CFM yaklaşık 0,028mm3/dakika akıştır.
saf alüminyum radyatör
Saf alüminyum radyatör, ilk günlerde en yaygın radyatördür. Üretim süreci basittir ve maliyeti düşüktür. Şimdiye kadar, saf alüminyum radyatör hala pazarın önemli bir bölümünü işgal ediyor. Kanatlarının ısı yayma alanını artırmak için saf alüminyum radyatörler için en yaygın kullanılan işleme yöntemi alüminyum ekstrüzyon teknolojisidir ve saf alüminyum radyatörü değerlendirmek için ana göstergeler radyatör tabanının kalınlığı ve Pin-Fin oranıdır. . Pim, ısı alıcının kanatçıklarının yüksekliğini ifade eder ve Fin, iki bitişik kanatçık arasındaki mesafeyi ifade eder. Pin-Fin oranı, Pin'in yüksekliğinin (taban kalınlığı hariç) Fin'e bölümüdür. Pin-Fin oranı ne kadar büyük olursa, radyatörün etkin ısı yayma alanı o kadar büyük olur ve alüminyum ekstrüzyon teknolojisi o kadar gelişmiş olur.
Saf bakır radyatör
Bakırın termal iletkenliği alüminyumunkinin 1,69 katıdır, bu nedenle diğer koşulların aynı olduğu varsayımı altında, saf bakır soğutucular ısıyı ısı kaynağından daha hızlı uzaklaştırabilir. Bununla birlikte, bakırın dokusu bir problemdir. Reklamı yapılan birçok "saf bakır soğutucu" gerçekten yüzde 100 bakır değildir. Bakır listesinde, bakır içeriği yüzde 99'dan fazla olanlara asitsiz bakır denir ve bir sonraki bakır sınıfı, bakır içeriği yüzde 85'ten az olan Dan bakırıdır. Piyasadaki saf bakır soğutucuların çoğu şu anda ikisi arasında bir bakır içeriğine sahiptir. Bazı kalitesiz saf bakır radyatörlerin bakır içeriği yüzde 85 bile değildir. Maliyeti çok düşük olmasına rağmen, termal iletkenliği büyük ölçüde azalır, bu da ısı dağılımını etkiler. Ek olarak, bakırın yüksek maliyet, zor işleme ve tamamen bakır ısı alıcıların uygulanmasını engelleyen çok fazla ısı emici kütlesi gibi bariz eksiklikleri de vardır. Kırmızı bakırın sertliği AL6063 alüminyum alaşımınınki kadar iyi değildir ve bazı mekanik işlemlerin (kanal açma gibi) performansı alüminyumunki kadar iyi değildir; bakırın erime noktası alüminyumunkinden çok daha yüksektir, bu da ekstrüzyonla şekillendirme (Ekstrüzyon) vb. için elverişli değildir.
En çok kullanılan soğutucu malzemeleri bakır ve alüminyum alaşımları olmasına rağmen, alüminyum alaşımları işlenmesi kolay ve maliyeti düşük olup en yaygın kullanılan malzemelerdir. Bakırın daha yüksek termal iletkenliği, anlık ısı emme kabiliyetini alüminyum alaşımlarından daha iyi hale getirir. Hız, alüminyum alaşımından daha yavaştır. Bu nedenle, saf bakır, saf alüminyum veya alüminyum alaşımlı radyatör ne olursa olsun, ölümcül bir kusur vardır: yalnızca bir malzeme kullanıldığından, temel ısı dağıtma kapasitesi hafif ısı dağıtma ihtiyaçlarını karşılasa da, ısı iletimini iyi dengeleyemez. . Kapasite ve ısı kapasitesi gibi iki gereklilik, yüksek ısı dağılımı gereksinimleri olan durumlarda bir şekilde bunalmış durumda.
Bakır-alüminyum yapıştırma teknolojisi
Bakır ve alüminyumun ilgili eksikliklerini göz önünde bulundurduktan sonra, piyasadaki bazı üst düzey radyatörler genellikle bakır-alüminyum kombinasyonlu üretim proseslerini kullanır. Bu ısı emiciler genellikle bakır metal tabanlar kullanırken, ısı emici kanatçıklar alüminyum alaşımdan yapılır. Tabii ki bakır tabanın yanı sıra soğutucu için bakır sütunların kullanılması gibi yöntemler de var ki bu da aynı prensip. Yüksek termal iletkenliğe sahip bakır alt yüzey, CPU tarafından salınan ısıyı hızla emebilir; Alüminyum kanatçıklar, karmaşık işlemlerle ısı dağılımı için en uygun şekle getirilebilir ve büyük bir ısı depolama alanı sağlar ve onu hızlı bir şekilde serbest bırakır. Her açıdan bir denge sağlanmıştır.
Isı, bir ısı iletim işlemi olan CPU çekirdeğinden ısı alıcının yüzeyine dağıtılır. Soğutucunun tabanı için, yüksek ısı kaynağının küçük bir alanıyla doğrudan temas halinde olduğundan, tabanın ısıyı hızlı bir şekilde uzaklaştırabilmesi gerekir. Soğutucu için daha yüksek termal iletkenliğe sahip malzemelerin kullanılması, termal iletkenliği iyileştirmek için çok faydalıdır. Isı iletim sisteminin karşılaştırma tablosundan örneğin alüminyumun ısıl iletkenliğinin 237W/mK, bakırın ısıl iletkenliğinin 401W/mK olduğu görülmektedir. Aynı hacimdeki radyatörler karşılaştırıldığında, bakırın ağırlığı alüminyumun 3 katı, alüminyumun özgül ısısı ise 3 katıdır. Bakırın sadece 2,3 katıdır, bu nedenle aynı hacimde bakır radyatör, alüminyum radyatörden daha fazla ısı tutabilir ve daha yavaş ısınabilir. Aynı ısı emici tabanı kalınlığına sahip olan bakır, yalnızca CPU Die gibi ısı kaynaklarının sıcaklığını hızlı bir şekilde ortadan kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda kendi sıcaklık artışı da alüminyum ısı alıcılarınkinden daha yavaştır. Bu nedenle bakır, soğutucunun alt yüzeyini yapmak için daha uygundur.
Bununla birlikte, bu iki metalin kombinasyonu nispeten zordur ve bakır ile alüminyum arasındaki afinite zayıftır. ısıl direnç). Gerçek tasarım ve üretimde, üreticiler her zaman arayüzün termal direncini olabildiğince azaltmaya ve genellikle üreticinin tasarım yeteneklerini ve üretim süreçlerini yansıtan zayıflıklardan kaçınmaya çalışırlar.
4. Termal ortam - termal olarak iletken silika jel.
A. Termal direnç nedir?
Sözde "termal direnç" (termal direnç), ısı transferini önleme yeteneğini yansıtan kapsamlı bir parametreyi ifade eder. Termal direnç kavramı, dirence çok benzer ve birim de benzerdir - derece /W, yani nesnenin sürekli ısı transfer gücü 1W olduğunda ısı iletim yolunun iki ucu arasındaki sıcaklık farkı .
B. Havanın termal direnci doğadaki en büyük değerdir ve değeri 0,03W/mK'ye yakındır;
C. Havayı azaltmak için ısıtma gövdesi ile metal ısı emici arasındaki boşluğu doldurun, böylece ısıtma gövdesi ve ısı emici doğrudan konveksiyon ısı dağılımı gösterir.
D. Termal olarak iletken silikon levha ısıyı dolaylı olarak da dağıtabilir, yani dışarıya maruz kalır, bu nedenle ısı emici olarak adlandırılır.
Sinda Thermal lider bir soğutucu üreticisidir, termal uzmanlardan oluşan bir ekibe ve birçok hassas tesise ve ekipmana sahibiz, en rekabetçi fiyat teklifini ve mükemmel kalitede ısı alıcıları sağlayabiliriz. Herhangi bir termal gereksiniminiz varsa lütfen bizimle serbestçe iletişime geçin.
