Endüstriyel anahtar için termal çözüm
Hepimiz biliyoruz ki, eğer elektronik ürünler zayıf ısı yayılımına sahipse, çip operasyonunun verimliliği büyük ölçüde azalacaktır. İzin verilen çalışma sıcaklığını aşarsa çökebilir, hatta ekipmanı yakabilir. Bu nedenle endüstriyel anahtarları tasarlarken ısı dağılımının tasarımına yeterince dikkat etmeli, uygun termal çözümü ve parametreleri seçmeliyiz.
Endüstriyel anahtar ekipmanının termal tasarımı temel olarak üç tür teknolojiyi içerir: ısı emicilerin takılmaması, ısı emicilerin takılması ve sıvı soğutma.
1. Genellikle düşük güçlü cihazların soğutulması için soğutucu kurulumu yoktur ve bir radyatör kurmadan ısı dağıtım verimliliğini artırmak için aşağıdaki üç açıdan tasarım yapılır:
İlk yöntem, ısı transfer bileşenlerini üretmek için yüksek termal iletkenliğe sahip malzemeleri kullanabilen veya temas termal direncini azaltıp termal yolu mümkün olduğunca kısaltabilen iletimle ısı dağıtımıdır.
İkinci tip, iki yöntemi içeren konvektif ısı dağıtımıdır: doğal konveksiyon ısı dağıtımı ve zorlanmış konveksiyon ısı dağıtımı. Doğal taşınımla ısı dağıtımında aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir: Baskılı devre kartları ve bileşenleri tasarlanırken ekstra alan bırakılmalıdır; Bileşenleri düzenlerken sıcaklık alanının makul dağılımına dikkat edilmelidir; Konvektif ortamla temas alanını artırın
Üçüncü yöntem, ısıtma elemanının yüzey pürüzlülüğünün arttırılması, ışınım elemanı etrafındaki ortam sıcaklığı farkının arttırılması veya ışınım elemanının yüzey alanının arttırılmasıyla elde edilebilecek termal radyasyon özelliklerinden faydalanmaktır.
Ek soğutucu gerektirmeyen bu tasarım genel olarak çipin ısısını ürünün dış kabuğuna ileterek ısı değişim alanını arttırır ve hızlı soğumada rol oynar. Aynı zamanda kasa üzerinde havalandırma delikleri de açılmaktadır veya kasa içi ve dışı arasındaki ısı alışverişini arttırmak için sistem fanları eklenmektedir.
2. Hava soğutma soğutucusunun eklenmesi:
Hava soğutma soğutucusu ekleyerek, aktif soğutma veya basınçlı hava soğutma yoluyla cihazın soğumasını kolayca sağlayabiliriz ancak yine de aşağıdaki noktaları dikkate almamız gerekir:
1. Soğutucu seçimi. Soğutucu seçiminin ilkesi, dahili alandan tasarruf etmek ve güç adaptörünün toplam ağırlığını azaltmak için yeterli ısı dağılımını sağlamak amacıyla mümkün olduğunca küçük hacimli ve hafif bir soğutucu seçmektir.
2. Soğutucunun montajı. Isıtıcıyı monte ederken, mümkün olduğunca küçük ısı yayılımına ve termal dirence sahip kurulum yöntemi seçilmelidir.
3. Arayüzün termal direncini en aza indirin. Soğutucunun yüzeyi düz ve pürüzsüz olmalı, radyatör ile güç yarı iletkeni arasındaki temas termal direncini azaltmak için silikon gres veya ısı ileten conta ile uygulanmalıdır.
3. Soğutma fanının tasarımı:
Sıradan bir ticari anahtarın fanı her zaman tam hızda (SPD) çalışır, bu da yalnızca enerji israfına ve genel gürültünün artmasına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda gereksiz güç üretimini ve kasa içinde toz birikmesini de artırır. Daha da önemlisi fanın tam hızda kullanım ömrü yaklaşık 20000 saattir, yani 2,28 yıl (SANYOFANDATASHEET verilerine göre). 20.000 saatten sonra fan hızı kademeli olarak azalacak ve bu durum makinenin tamamında dengesizliğe neden olacaktır. Ancak izleme birimlerinin bulunmamasından dolayı bu gizli tehlikenin tespit edilmesi zordur. Örneğin endüstriyel anahtarların paket kaybı oranı giderek arttığında bunun fanın eskimesi, hızın azalması ve çok kalın toz birikmesinden dolayı anahtarın ısınmasına neden olduğunu tespit etmek kolay değildir. Şasinin içindeki bileşenler yükselecek.
Anahtar tasarımının ilk aşamasında, ısıtma çipinin çalışma sıcaklığını ayarlamak için ekipmanın çalışma ortamını ve tüm elektronik bileşenlerin en yüksek çalışma sıcaklığını tam olarak dikkate almalıyız. Daha sonra, anakartın ve kabuğun yapısını tasarlarken, termal ve yapısal tasarımı en iyi uyum şemasıyla koordine etmek ve ekipmanın çalışmasının çeşitli gereksinimlerini karşılamak için soğutucunun tasarımını da dikkate almalıyız.
