Серия технологий теплового управления: Power Cooling Management
Когда инженеры-электрики упоминают термин&"управление питанием &", большинство людей думают о трубках MOS, преобразователях, трансформаторах и т. Д.
На самом деле, управление питанием - это гораздо больше.
Источник питания будет выделять тепло во время работы, а постоянное повышение температуры вызовет изменения производительности, что в конечном итоге может привести к сбоям системы.
Кроме того, нагрев сокращает срок службы компонентов и влияет на долгосрочную надежность.
Следовательно, управление питанием также включает в себя управление температурным режимом. Что касается терморегулирования, необходимо понимать две точки зрения:
& quot; Микро"|Проблема
Один компонент перегрелся из-за чрезмерного тепловыделения, но температура остальной системы и корпуса находится в допустимых пределах.
& quot; Макрос"|Проблема
Температура всей системы слишком высока из-за накопления тепла от нескольких источников тепла.
Инженеру необходимо определить, сколько проблем управления температурным режимом связано с микро- и макро-проблемами, а также степень корреляции между ними.
Простое понимание состоит в том, что даже если повышение температуры тепловыделяющего компонента превышает допустимый предел и вызывает нагрев всей системы, это не обязательно означает, что вся система перегрета, но избыточное тепло, выделяемое этим компонентом, должно быть рассеянным.
Так куда девается тепло?
Разбросанный в более холодное место, это может быть соседняя часть системы и шасси, или он может находиться вне шасси (возможно только в том случае, если наружная температура ниже внутренней температуры).
Управление температурным режимом следует основным принципам физики. Есть три способа теплопроводности: излучение, теплопроводность и конвекция.
Для большинства электронных систем для достижения необходимого охлаждения необходимо сначала позволить теплу покинуть источник тепла за счет теплопроводности, а затем передать его в другие места за счет конвекции.
При выполнении теплового расчета необходимо комбинировать различные аппаратные средства управления тепловым режимом для эффективного достижения необходимой теплопроводности и конвекции.
Чаще всего используются три охлаждающих компонента: радиаторы, тепловые трубки и вентиляторы.
Радиатор и тепловая трубка представляют собой пассивные системы охлаждения без источника питания, а вентилятор - это активная система принудительного воздушного охлаждения.
Радиатор представляет собой алюминиевую или медную конструкцию, которая может получать тепло от источника тепла за счет теплопроводности и передавать тепло воздушному потоку (в некоторых случаях воде или другим жидкостям) для достижения конвекции.
Радиаторы бывают тысяч размеров и форм: от маленьких штампованных металлических ребер, которые соединяют один транзистор, до больших профилей с множеством ребер (пальцев), которые могут перехватывать конвективный поток воздуха и передавать ему тепло.
Радиатор имеет преимущества отсутствия движущихся частей, эксплуатационных затрат, режимов отказа и т. Д.
Когда радиатор подключен к источнику тепла, по мере того, как теплый воздух поднимается вверх, естественным образом возникает конвекция, которая запускает и продолжает формировать воздушный поток.
Хотя радиатор прост в использовании, у него есть некоторые недостатки: 1. Радиатор, который передает большое количество тепла, большой, дорогостоящий и тяжелый, и его необходимо установить правильно, что повлияет на физическую компоновку печатной платы или ограничит ее;
2. Ребра могут быть заблокированы пылью в воздушном потоке, что снижает эффективность;
3. Он должен быть правильно подключен к источнику тепла, чтобы тепло могло плавно перетекать от источника тепла к радиатору.
Наконец, моделирование должно решить две проблемы:
1. Проблема пиковой и средней диссипации. Например, стационарный компонент с непрерывным тепловыделением 1 Вт и устройство с тепловым рассеянием 10 Вт, но с прерывистым рабочим циклом 10% имеют разные тепловые эффекты.
Другими словами, среднее тепловыделение одинаково, а соответствующая тепловая масса и тепловой поток будут давать различное распределение тепла. Большинство приложений CFD могут сочетать статический и динамический анализ.
2. Несовершенное физическое соединение между компонентами и поверхностью миниатюрной модели, например физическое соединение между верхней частью корпуса ИС и радиатором.
Если соединение имеет небольшое расстояние, тепловое сопротивление этого пути будет увеличиваться, и необходимо заполнить контактную поверхность термопрокладкой, чтобы повысить теплопроводность пути.
Управление температурой может снизить температуру компонентов источника питания и внутренней среды, что может продлить срок службы продукта и повысить надежность.
Но управление температурным режимом - это комплексная концепция, а если разбить ее на мелочи, то это огромная тема.
Он включает компромисс между размером, мощностью, эффективностью, весом, надежностью и стоимостью. Необходимо оценить приоритетность и ограничения проекта.
