Как уменьшить термическое сопротивление электроприбора
Поскольку оборудование становится более мощным и компактным, инженеры в различных отраслях прилагают неустанные усилия по управлению температурным режимом электронных продуктов. Хотя существует множество творческих решений, которые могут отводить тепловую энергию с помощью высокотемпературных устройств теплопроводности, таких как вентиляторы, жидкостные охладители и теплопроводящие трубки, само устройство также добилось большого прогресса в фундаментальной оптимизации тепловых характеристик.
Рабочая температура:
При проектировании конечных продуктов, таких как IOT-оборудование, медицинские инструменты или промышленные сенсорные устройства, почти каждое устройство принимает в качестве параметра максимальную рабочую температуру окружающей среды. Максимальная температура окружающей среды устанавливается производителем устройства, чтобы обеспечить работу оборудования на приемлемом уровне и не повредить физические характеристики. Например, некоторые переключающие транзисторы могут выдерживать очень высокие силовые нагрузки, но их внутренние полупроводниковые переходы плавятся при воздействии слишком высокой температуры окружающей среды. Кроме того, температура напрямую влияет на проводимость материала. При превышении максимальной рабочей температуры работоспособность устройства может измениться.
Отведите тепло от источника:
У устройств с фиксированным внутренним энергопотреблением и порогами температуры окружающей среды, как и у большинства устройств преобразования энергии и микросхем, температура поверхности корпуса зависит от внутреннего теплового сопротивления и эффективности теплопередачи. Внутреннее термическое сопротивление характеризует эффективность передачи тепла от источника тепла к поверхности устройства. Однако, когда большинство людей думают об управлении теплом, они думают об эффективности передачи тепла от устройств в окружающую среду, конвективной, кондуктивной или лучистой теплопередаче. Этими методами обычно являются пассивные теплообменники, вентиляторы, системы жидкостного охлаждения, тепловые трубки и радиаторы.
Лучший способ поддерживать хорошую температуру корпуса — напрямую изменять внутреннее тепловое сопротивление оборудования и эффективность отвода тепла в окружающую среду. Идеальное устройство терморегулирования имеет нулевое термическое сопротивление и бесконечное рассеивание тепла. Однако, поскольку устройства изготовлены из реальных материалов, каждый материал имеет свои уникальные характеристики термического сопротивления, и ни одна система не может идеально передавать тепло, разработчики систем должны попытаться оптимизировать тепловые характеристики каждого ключевого устройства на ранней стадии проектирования.
Фиксированная переменная:
Как мы знаем, различные параметры приложения обычно фиксированы, поэтому дизайн необходимо разрабатывать с учетом этих требований. В некоторых случаях эффективность устройства, температура окружающей среды и механизм теплопередачи системы зависят от конечного применения. Во многих случаях, если устройство хочет достичь приемлемых условий эксплуатации и низкой температуры корпуса, единственным способом является улучшение внутренней тепловой конструкции и выбор устройства с низким внутренним тепловым сопротивлением.
