Технология охлаждения, которая может улучшить рассеивание тепла, и принцип ее работы

Теперь давайте перейдем к главной проблеме, которая волнует всех: отвод тепла.

плавник

Радиатор представляет собой пассивное устройство теплопередачи. При передаче тепла от корпуса ИС к окружающей среде его тепловое сопротивление намного меньше, чем параллельное тепловое сопротивление корпуса к окружающей среде, вызванное тепловой конвекцией и тепловым излучением.

На рис. 1 показана модель теплового сопротивления радиатора с N-ребрами (N - количество ребер), где материал термоинтерфейса (TIM) соединен с верхней частью корпуса. Нам нужен TIM для улучшения контакта между корпусом и радиатором, поэтому эффективное тепловое сопротивление радиатора должно включать тепловое сопротивление TIM.

Эквивалентное сопротивление радиатора примерно равно сопротивлению TIM плюс сопротивление в нижней части радиатора и сопротивление радиатора, деленное на число N. Поскольку площадь радиатора может быть больше чем площадь верхней поверхности упаковки, ее сопротивление тепловой конвекции и тепловому излучению может быть меньше, чем сопротивление тепловой конвекции и тепловому излучению верхней поверхности упаковки. Кроме того, если сопротивление разделить на количество ребер радиатора, можно добиться улучшения в N раз. Однако для данной площади подложки радиатора, когда увеличение Fin превышает определенную величину, это в конечном итоге приведет к увеличению теплового сопротивления каждого ребра: это связано с тем, что радиаторы начинают приближаться друг к другу и уменьшать эффективную коэффициент теплопередачи. . А поскольку это тепловое сопротивление напрямую увеличивает эффективное тепловое сопротивление радиатора, очень важно выбирать материалы с высокой теплопроводностью для радиатора и TIM, чтобы улучшить общие характеристики радиатора.

радиатор

Другой метод охлаждения электронных систем - использование тепловых переходных отверстий и теплоотводов для отвода большего количества тепла от ИС к задней части печатной платы. Отверстия для отвода тепла, расположенные под ИС, могут значительно снизить тепловое сопротивление печатной платы и помочь направить тепло к пластине отвода тепла, расположенной в нижней части печатной платы. Радиатор изготовлен из материала с высокой теплопроводностью (например, графита) и имеет большую площадь поверхности для улучшения теплоотвода。

поклонник

Когда пассивных радиаторов или радиаторов недостаточно для отвода тепла, потребительские электронные системы, такие как настольные компьютеры, ноутбуки, проекторы и т. Д., Также могут использовать электронные вентиляторы для рассеивания тепла. Вентиляторы используют электродвигатели и требуют электричества для активного движения воздушного потока по системе для отвода тепла. Это может вызвать звуковой шум, поэтому при выборе вентилятора необходимо учитывать проблемы с шумом и надежностью. Многие вентиляторы сегодня могут использовать сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления скоростью, поэтому вы можете разработать систему управления температурой для динамического регулирования скорости вентилятора в зависимости от температуры системы.

Тепловая труба

Тепловая трубка - это устройство теплопередачи, которое использует принципы теплопроводности и фазового перехода для передачи тепла между твердыми компонентами. Фазовый переход радиаторной трубы обычно относится к процессу, при котором жидкость достигает точки кипения в конце испарения, испаряется и распространяется по трубе в виде газа. Достигнув холодного конца, он конденсируется и выделяет тепло, а затем жидкость течет обратно к испарительному концу за счет капиллярного действия. При движении передачи тепла от испарительного конца к конденсационному, этот процесс будет повторяться непрерывно. Тепловые трубки также широко используются в бытовых электронных системах, таких как компьютеры, планшеты и смартфоны.

Динамическое регулирование

Наконец, как инженеры-электрики, мы действительно можем использовать различные методы регулирования мощности для управления энергопотреблением системы, но это обычно снижает производительность системы. Наша цель - дать клиентам возможность получить наилучший пользовательский опыт, максимально оценив производительность. Многие электронные системы теперь используют термодатчики по всей печатной плате, что позволяет встроенному процессору отслеживать температуру в системе и принимать решения о динамическом регулировании при повышении температуры. Как инженеры-электрики, мы, естественно, понимаем различные кривые мощности системы. Мы можем достичь наших ожиданий, включив вентилятор, уменьшив количество функций, отключив различные части системы или ограничив тактовую частоту, когда температура системы достигает различных температурных порогов.