Koeltechnologie die de warmteafvoer en het werkingsprincipe kan verbeteren
Laten we nu het ultieme probleem invoeren waar iedereen om geeft: warmteafvoer.
warmtevin
Het koellichaam is een passief apparaat voor warmteoverdracht. Bij het overbrengen van warmte van het IC-pakket naar de omgeving, is de thermische weerstand veel kleiner dan de parallelle thermische weerstand van het pakket naar de omgeving veroorzaakt door thermische convectie en thermische straling.
Figuur 1 toont het thermische weerstandsmodel van het N-fin koellichaam (N is het nummer van Fin), waarbij het thermische interfacemateriaal (TIM) is verbonden met de bovenkant van het pakket. We hebben TIM nodig om het contact tussen het pakket en het koellichaam te verbeteren, dus de effectieve thermische weerstand van het koellichaam moet de thermische weerstand van de TIM omvatten.
De equivalente weerstand van het koellichaam is ongeveer gelijk aan de weerstand van de TIM plus de weerstand aan de onderkant van het koellichaam, en de weerstand van het koellichaam gedeeld door het getal N. Aangezien het gebied van het koellichaam groter kan zijn dan het bovenoppervlak van de verpakking, kan de weerstand tegen warmteconvectie en warmtestraling kleiner zijn dan de weerstand tegen warmteconvectie en warmtestraling van het bovenoppervlak van de verpakking. Bovendien, als de weerstand wordt gedeeld door het aantal koellichamen Fin, kan een verbetering van N keer worden bereikt. Echter, voor een bepaald oppervlak van het koellichaamsubstraat, wanneer de toename in Fin groter is dan een bepaalde hoeveelheid, zal dit er uiteindelijk toe leiden dat de thermische weerstand van elke Fin toeneemt: dit komt omdat de koellichamen elkaar beginnen te naderen en de effectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt. . En omdat deze thermische weerstanden de effectieve thermische weerstand van het koellichaam direct verhogen, is het erg belangrijk om materialen met een hoge thermische geleidbaarheid te kiezen voor het koellichaam en TIM om de algehele prestaties van het koellichaam te verbeteren.
koellichaam
Een andere techniek voor het koelen van elektronische systemen is het gebruik van thermische via's en koellichamen om meer warmte van het IC naar de achterkant van de printplaat te verspreiden. De warmteafvoergaten die onder het IC zijn geplaatst, kunnen de thermische weerstand van de printplaat aanzienlijk verminderen en helpen de warmte naar de warmteafvoerplaat aan de onderkant van de printplaat te leiden. De radiator is gemaakt van materiaal met een hoge thermische geleidbaarheid (zoals grafiet) en heeft een groter oppervlak om de warmteafvoer te verbeteren。
fan
Wanneer passieve koellichamen of radiatoren niet voldoende zijn om warmte af te voeren, kunnen elektronische consumentensystemen zoals desktopcomputers, notebooks, projectoren enz. ook elektronische ventilatoren gebruiken om warmte af te voeren. Ventilatoren gebruiken elektrische motoren en hebben elektriciteit nodig om de luchtstroom actief door het systeem te verplaatsen om warmte af te voeren. Dit kan audioruis veroorzaken, dus bij het kiezen van een ventilator moet rekening worden gehouden met geluids- en betrouwbaarheidsproblemen. Veel fans kunnen tegenwoordig PWM-signalen (pulsbreedtemodulatie) gebruiken om de snelheid te regelen, zodat u een thermisch beheersysteem kunt ontwerpen om de ventilatorsnelheid dynamisch aan te passen op basis van de systeemtemperatuur.
Hitte pijp
De heatpipe is een apparaat voor warmteoverdracht dat de principes van warmtegeleiding en faseverandering gebruikt om warmte tussen vaste componenten over te dragen. De faseverandering van de radiatorpijp verwijst meestal naar het proces waarbij de vloeistof het kookpunt bereikt aan het verdampingseinde en verdampt en zich als een gas in de pijp verspreidt. Nadat het het koude uiteinde heeft bereikt, condenseert het en geeft het warmte af, en vervolgens stroomt de vloeistof terug naar het verdampingseinde door capillaire werking. Bij de beweging van het overbrengen van warmte van het verdampende uiteinde naar het condenserende uiteinde, zal dit proces continu worden herhaald. Heatpipes worden ook veel gebruikt in consumentenelektronica, zoals computers, tablets en smartphones.
Dynamische beperking
Ten slotte kunnen we als elektrotechnici inderdaad verschillende technieken voor vermogensbeperking gebruiken om het stroomverbruik van het systeem te beheersen, maar dit vermindert meestal de systeemprestaties. Ons doel is om klanten in staat te stellen de beste gebruikerservaring te krijgen terwijl ze de prestaties zo veel mogelijk wegen. Veel elektronische systemen maken nu gebruik van thermische sensoren in de hele printplaat, waardoor de ingebouwde processor de temperatuur in het systeem kan bewaken en dynamische smoorbeslissingen kan nemen wanneer de temperatuur stijgt. Als elektrotechnici begrijpen we natuurlijk de verschillende vermogenscurves van het systeem. We kunnen onze verwachtingen waarmaken door de ventilator aan te zetten, functies te verminderen, verschillende delen van het systeem uit te schakelen of de kloksnelheid te beperken wanneer de systeemtemperatuur verschillende temperatuurdrempels bereikt.
