Принцип теплового расчета импульсного источника питания большой мощности
1. Почему электронные продукты нуждаются в тепловом решении
Микросхемы электронных продуктов являются высокоинтегрированными, со все более и более функциональными требованиями и все меньшими и меньшими требованиями к объему. Современные компоненты быстро развиваются в направлении миниатюризации, высокой функциональности и высокой эффективности. Высокопроизводительные компоненты будут выделять много тепла на высоких скоростях, и это тепло необходимо немедленно отводить, чтобы компоненты могли работать при нормальных рабочих температурах. Работайте с максимальной эффективностью. Таким образом, связанная с этим технология теплопроводности постоянно сталкивается с проблемами развития электронной промышленности.
2. Типы материалов радиатора:
Золото, серебро, железо, медь, алюминий, алюминиевый сплав, силиконовый лист и т. Д.
3. Принцип отвода тепла
Форма рассеивания тепла радиатора А в основном включает излучение и конвекцию.
Радиационная теплопередача: тепловая энергия передается в виде излучения, без какой-либо среды, она может передаваться в вакуумном состоянии, например, тепловая энергия солнца передается на землю через вселенную.
Конвективная теплопередача: тепловая энергия передается через воздух или другие среды, например, конвекционные радиаторы для нагрева воздуха. Воздух нагревает все в комнате, и движение воздуха в основном зависит от движения воздуха для распространения тепловой энергии.
Радиационные радиаторы в традиционном смысле относятся к радиаторам, на долю которых приходится относительная доля общего рассеивания тепла. В настоящее время наиболее типичными излучающими радиаторами являются чугунные, стальные колонные радиаторы и медно-алюминиевые композитные радиаторы. И так далее, среди них тепловая энергия, передаваемая излучением, составляет только 30 процентов, а остальные 70 процентов тепловой энергии передаются конвекцией. Конвекционный радиатор представляет собой радиатор практически без радиационного теплообмена (или очень маленький), такой как конвекционный радиатор с медной трубкой Фрида. Он нагревается комфортнее и быстрее, чем лучистый радиатор.
B. Методы рассеивания тепла включают рассеяние тепла излучением, рассеяние тепла кондукцией, рассеяние тепла конвекцией и рассеяние тепла испарением.
Тепло, выделяемое различными тканями и органами тела, равномерно распределяется по всем частям тела вместе с кровообращением. Когда кровь течет по кровеносным сосудам кожи, 90 процентов всего тепла рассеивается кожей, поэтому кожа является основной частью тела, рассеивающей тепло. Существует также небольшая часть тепла, которое рассеивается из организма через легкие, почки и пищеварительный тракт с дыханием, мочой и фекалиями.
(1) Способ отвода тепла - в основном физический
1. Излучение Излучение означает, что тело рассеивает тепло, испуская инфракрасные лучи. Когда температура кожи выше температуры окружающей среды, тепло тела рассеивается за счет излучения. Рассеивание тепла излучением связано с такими факторами, как температура кожи, температура окружающей среды и эффективная площадь излучения тела. В целом, радиационное тепловыделение составляет 40 процентов от общего тепловыделения. Конечно, если температура окружающей среды выше температуры кожи, тело будет поглощать лучистое тепло. Сталелитейщики работают перед печами, как и фермеры, работающие на полях под солнцем жарким летом.
2. Проводимость и конвекция. Теплопроводность – это способ, которым тело рассеивает тепло путем передачи молекулярной кинетической энергии. Когда тело человека находится в непосредственном контакте с предметами, которые холоднее кожи (такими как одежда, кровати, стулья и т. д.), тепло передается от тела к этим предметам. В клинической практике использование ледяных шапок, пакетов со льдом и других методов для охлаждения пациентов с высокой температурой основано на этом принципе.
C, теплообмен между радиатором и окружающей средой
После передачи тепла на верхнюю часть радиатора необходимо как можно быстрее рассеять переданное тепло в окружающую среду. Для радиатора с воздушным охлаждением это обмен теплом с окружающим воздухом. В это время тепло передается между двумя разными средами, и используется следующая формула: Q= XAX ΔT, где ΔT — разница температур между двумя средами, то есть разница температур между радиатором и окружающим воздухом. ; и – разность температур жидкости. Теплопроводность после определения материала радиатора и состава воздуха является фиксированной величиной; наиболее важным является площадь контакта между радиатором и воздухом. При условии, что другие условия остаются неизменными, например объем радиатора, как правило, будет иметь место изменение формы радиатора, увеличение площади контакта с воздухом и увеличение площади теплообмена. средства для повышения эффективности рассеивания тепла. , Чтобы достичь этого, площадь поверхности обычно увеличивается за счет конструкции ребер, дополненной шероховатостью поверхности или резьбой.
После передачи тепла воздуху температура воздуха, контактирующего с радиатором, будет быстро повышаться. В это время горячий воздух должен максимально отводить тепло от окружающего холодного воздуха за счет теплообмена, такого как конвекция. Для радиаторов с воздушным охлаждением наиболее важным средством является увеличение скорости воздушного потока и использование вентилятора для достижения принудительной конвекции. В основном это связано с конструкцией вентилятора и скоростью ветра. Эффективность вентилятора радиатора (например, поток, давление ветра) в основном зависит от диаметра лопасти вентилятора, осевой длины, скорости вращения вентилятора и формы лопасти вентилятора. Поток вентилятора в основном измеряется в кубических футах в минуту (британская система, кубический фут/минуту), а поток в кубических футах в минуту составляет около 0,028 мм3/минуту.
Чистый алюминиевый радиатор
Радиатор из чистого алюминия был самым распространенным радиатором в первые дни. Процесс его изготовления прост, а стоимость невысока. Пока радиаторы из чистого алюминия по-прежнему занимают значительную часть рынка. Для увеличения площади рассеивания тепла его ребрами наиболее часто используемым методом обработки радиаторов из чистого алюминия является технология экструзии алюминия, а основными показателями для оценки радиатора из чистого алюминия являются толщина основания радиатора и соотношение Pin-Fin. . Pin относится к высоте ребер радиатора, а Fin относится к расстоянию между двумя соседними ребрами. Соотношение Pin-Fin представляет собой высоту Pin (исключая толщину основания), деленную на Fin. Чем больше соотношение Pin-Fin, тем больше эффективная площадь рассеивания тепла радиатора и тем совершеннее технология экструзии алюминия.
Радиатор из чистой меди
Теплопроводность меди в 1,69 раза выше, чем у алюминия, поэтому при прочих равных условиях радиаторы из чистой меди могут быстрее отводить тепло от источника тепла. Однако текстура меди представляет собой проблему. Многие рекламируемые «радиаторы из чистой меди» на самом деле не состоят из 100-процентной меди. В списке меди те, у которых содержание меди более 99 процентов, называются бескислотной медью, а следующий сорт меди — медь Дан с содержанием меди менее 85 процентов. Большинство представленных на рынке радиаторов из чистой меди в настоящее время содержат медь посередине. Содержание меди в некоторых низкокачественных радиаторах из чистой меди не достигает даже 85 процентов. Хотя стоимость очень низкая, его теплопроводность сильно снижается, что влияет на теплоотвод. Кроме того, медь имеет и очевидные недостатки, такие как дороговизна, сложность обработки и слишком большая масса радиатора, что сдерживает применение цельномедных радиаторов. Твердость красной меди не так хороша, как у алюминиевого сплава AL6063, а производительность некоторых механических операций (например, нарезание канавок) не так хороша, как у алюминия; температура плавления меди намного выше, чем у алюминия, что не способствует экструзионному формованию (экструзии) и так далее.
Хотя наиболее часто используемыми материалами для радиаторов являются медные и алюминиевые сплавы, алюминиевые сплавы просты в обработке и имеют низкую стоимость, а также являются наиболее широко используемыми материалами. Более высокая теплопроводность меди делает ее способность к мгновенному поглощению тепла лучше, чем у алюминиевых сплавов. Скорость ниже, чем у алюминиевого сплава. Таким образом, независимо от радиатора из чистой меди, чистого алюминия или алюминиевого сплава, существует фатальный недостаток: поскольку используется только один материал, хотя базовая способность рассеивания тепла может удовлетворить потребности в мягком рассеивании тепла, он не может хорошо сбалансировать теплопроводность. . Два требования мощности и теплоемкости несколько перегружены в случаях с высокими требованиями к рассеиванию тепла.
Технология соединения меди с алюминием
Учитывая соответствующие недостатки меди и алюминия, некоторые высококачественные радиаторы на рынке часто используют комбинированные производственные процессы медь-алюминий. В этих радиаторах обычно используется металлическая медь, а ребра радиатора изготовлены из алюминиевого сплава. Конечно, в дополнение к медному основанию существуют также такие методы, как использование медных столбов для радиатора, что также является тем же принципом. Обладая высокой теплопроводностью, медная нижняя поверхность может быстро поглощать тепло, выделяемое ЦП; алюминиевым ребрам можно придать наиболее благоприятную форму для отвода тепла с помощью сложных процессов, а также обеспечить большое пространство для хранения тепла и быстро его высвобождать. Баланс был найден во всех аспектах.
Тепло рассеивается от ядра процессора к поверхности радиатора, что является процессом теплопроводности. Для основания радиатора, поскольку оно находится в непосредственном контакте с небольшой площадью сильного источника тепла, требуется, чтобы основание могло быстро отводить тепло. Использование материалов с более высокой теплопроводностью для радиатора очень полезно для улучшения теплопроводности. Из таблицы сравнения систем теплопроводности видно, что, например, теплопроводность алюминия составляет 237 Вт/мК, а теплопроводность меди – 401 Вт/мК. Сравнивая радиаторы того же объема, вес меди в 3 раза больше веса алюминия, а удельная теплоемкость алюминия в 3 раза. Это всего в 2,3 раза больше, чем у меди, поэтому при том же объеме медный радиатор может удерживать больше тепла, чем алюминиевый, и нагреваться медленнее. При одинаковой толщине основания радиатора медь может не только быстро снимать температуру источников тепла, таких как кристалл ЦП, но и повышение собственной температуры происходит медленнее, чем у алюминиевых радиаторов. Поэтому для изготовления нижней поверхности радиатора больше подходит медь.
Однако сочетание этих двух металлов относительно сложно, а сродство между медью и алюминием плохое. термическое сопротивление). В реальном проектировании и производстве производители всегда стараются максимально снизить тепловое сопротивление интерфейса и избежать слабых мест, что часто отражает возможности производителя в области проектирования и производственных процессов.
4. Теплоноситель - теплопроводный силикагель.
а. Что такое термическое сопротивление?
Так называемое «термическое сопротивление» (термосопротивление) относится к комплексному параметру, отражающему способность препятствовать передаче тепла. Понятие термического сопротивления очень похоже на понятие сопротивления, и единица измерения тоже аналогична - град/Вт, то есть разница температур между двумя концами пути теплопроводности при постоянной мощности теплопередачи объекта 1 Вт. .
б. Тепловое сопротивление воздуха самое большое в природе, и его значение близко к 0,03 Вт/мК;
в. Заполните зазор между нагревательным элементом и металлическим радиатором, чтобы уменьшить количество воздуха, чтобы нагревательный элемент и радиатор демонстрировали прямое конвекционное рассеивание тепла.
д. Теплопроводящий силиконовый лист также может рассеивать тепло косвенно, то есть он выставлен наружу, поэтому его называют радиатором.
Sinda Thermal является ведущим производителем радиаторов, у нас есть команда экспертов в области тепловых технологий и множество точных средств и оборудования, мы можем предложить самые конкурентоспособные предложения и радиаторы отличного качества. Пожалуйста, свяжитесь с нами свободно, если у вас есть какие-либо тепловые требования.
