Tehnologija hlajenja, ki lahko izboljša odvajanje toplote in njeno načelo delovanja

Zdaj pa vstopimo v končni problem, ki ga vsi zanimajo: odvajanje toplote.

toplotna plavut

Hladilnik je naprava za pasivni prenos toplote. Pri prenosu toplote iz IC paketa v okoliško okolje je njegov toplotni upor veliko manjši od vzporednega toplotnega upora iz paketa v okolje, ki ga povzročata toplotna konvekcija in toplotno sevanje.

Na sliki 1 je prikazan model toplotne odpornosti N-plavutnega hladilnega telesa (N je število Fin), kjer je material toplotnega vmesnika (TIM) povezan z vrhom embalaže. TIM potrebujemo za izboljšanje stika med embalažo in hladilnikom, zato mora učinkovita toplotna upornost hladilnega telesa vključevati toplotno odpornost TIM.

Ekvivalentna upornost hladilnega telesa je približno enaka upornosti TIM plus upornosti na dnu hladilnega telesa in upornosti hladilnega telesa, deljenem s številom N. Ker je površina hladilnega telesa lahko večja kot je zgornja površina embalaže, je lahko njena odpornost na toplotno konvekcijo in toplotno sevanje manjša od odpornosti na toplotno konvekcijo in toplotno sevanje zgornje površine embalaže. Poleg tega je mogoče doseči N-kratno izboljšanje, če se upor deli s številom hladilnega telesa Fin. Vendar pa bo za dano površino substrata hladilnega telesa, ko je povečanje Fin višje od določene količine, sčasoma povzročilo povečanje toplotne upornosti vsakega Fina: to je zato, ker se hladilna telesa začnejo približevati drug drugemu in zmanjšajo učinkovito koeficient prenosa toplote. . In ker te toplotne upornosti neposredno povečajo učinkovito toplotno upornost hladilnega telesa, je zelo pomembno, da izberete materiale z visoko toplotno prevodnostjo za hladilno telo in TIM, da izboljšate splošno učinkovitost hladilnega telesa.

hladilno telo

Druga tehnika za hlajenje elektronskih sistemov je uporaba termičnih prehodov in hladilnih ponorov za širjenje več toplote iz IC-ja na zadnjo stran tiskanega vezja. Luknje za odvajanje toplote, nameščene pod IC, lahko znatno zmanjšajo toplotno upornost tiskanega vezja in pomagajo pri vodenju toplote do plošče za odvajanje toplote, nameščene na dnu tiskanega vezja. Radiator je izdelan iz materiala z visoko toplotno prevodnostjo (kot je grafit) in ima večjo površino za izboljšanje odvajanja toplote.

ventilator

Kadar pasivni hladilniki ali radiatorji niso dovolj za odvajanje toplote, lahko elektronski sistemi za potrošniško opremo, kot so namizni računalniki, prenosni računalniki, projektorji itd., uporabljajo tudi elektronske ventilatorje za odvajanje toplote. Ventilatorji uporabljajo električne motorje in potrebujejo elektriko za aktivno premikanje pretoka zraka po sistemu za odvajanje toplote. To lahko povzroči zvočni šum, zato je treba pri izbiri ventilatorja upoštevati vprašanja hrupa in zanesljivosti. Številni ventilatorji danes lahko uporabljajo signale pulzno-širinske modulacije (PWM) za nadzor hitrosti, tako da lahko oblikujete sistem toplotnega upravljanja za dinamično prilagajanje hitrosti ventilatorja glede na temperaturo sistema.

Toplotna cev

Toplotna cev je naprava za prenos toplote, ki uporablja principe toplotne prevodnosti in fazne spremembe za prenos toplote med trdnimi komponentami. Fazna sprememba cevi radiatorja se običajno nanaša na proces, v katerem tekočina doseže vrelišče na koncu izhlapevanja in izhlapi ter se razširi v cev kot plin. Ko doseže hladen konec, kondenzira in sprošča toploto, nato pa tekočina s kapilarnim delovanjem teče nazaj do konca izhlapevanja. Pri gibanju prenosa toplote z izparilnega konca na kondenzacijski konec se bo ta postopek neprekinjeno ponavljal. Toplotne cevi se pogosto uporabljajo tudi v potrošniških elektronskih sistemih, kot so računalniki, tablice in pametni telefoni.

Dinamično dušenje

Nazadnje lahko kot inženirji elektrotehnike dejansko uporabljamo različne tehnike uravnavanja moči za nadzor porabe energije sistema, vendar to običajno zmanjša zmogljivost sistema. Naš cilj je strankam omogočiti najboljšo uporabniško izkušnjo ob čim večji meritvi zmogljivosti. Številni elektronski sistemi zdaj uporabljajo toplotne senzorje po vsej tiskani vezni plošči, kar vgrajenemu procesorju omogoča spremljanje temperature v sistemu in sprejemanje dinamičnih odločitev za dušenje, ko se temperatura dvigne. Kot inženirji elektrotehnike seveda razumemo različne krivulje moči sistema. Naša pričakovanja lahko dosežemo tako, da vklopimo ventilator, zmanjšamo funkcije, onemogočimo različne dele sistema ali omejimo hitrost ure, ko temperatura sistema doseže različne temperaturne pragove.