Wat zijn de manieren om de voeding goed te koelen?
Als elektrotechnici de term"power management" noemen, denken de meeste mensen aan MOS buizen, omvormers, transformatoren, etc.
In feite is energiebeheer veel meer dan dat.
De voeding genereert warmte wanneer deze werkt, en continue temperatuurstijging zal prestatieveranderingen veroorzaken, wat uiteindelijk kan leiden tot systeemstoringen. Bovendien zal hitte de levensduur van componenten verkorten en de betrouwbaarheid op lange termijn beïnvloeden.
Daarom omvat energiebeheer ook thermisch beheer. Met betrekking tot thermisch beheer zijn er twee standpunten die moeten worden begrepen:
& quot;Micro" problemen
Een enkel onderdeel is oververhit geraakt door overmatige warmteontwikkeling, maar de temperatuur van de rest van het systeem en de behuizing blijft binnen de limiet.
& quot;Macro" problemen De temperatuur van het gehele systeem is te hoog door ophoping van warmte uit meerdere warmtebronnen.
De ingenieur moet bepalen hoeveel van de problemen met thermisch beheer micro en macro zijn, en de mate van correlatie tussen beide.
Het simpele begrip is dat zelfs als de temperatuurstijging van een warmtegenererend onderdeel de toegestane limiet overschrijdt en het hele systeem opwarmt, dit niet noodzakelijkerwijs betekent dat het hele systeem oververhit is, maar de overtollige warmte die door het onderdeel wordt gegenereerd, moet worden verdreven.
Waar gaat de warmte dan heen?
Verspreid naar een koudere plaats kan dit het aangrenzende deel van het systeem en het chassis zijn, of het kan buiten het chassis zijn (alleen mogelijk als de buitentemperatuur lager is dan de binnentemperatuur).
Modellering en uitgebreide simulatie Afzonderlijke passieve systemen zijn groter, maar betrouwbaarder en efficiënter, en ventilatoren kunnen een rol spelen in situaties waarin passieve koeling niet alleen kan worden gebruikt.
Welk systeem te kiezen voor koeling is vaak een lastige beslissing.
Op dit moment is het noodzakelijk om te bepalen hoeveel koellucht nodig is en hoe koeling kan worden bereikt door middel van modellering en simulatie, wat essentieel is voor efficiënte strategieën voor thermisch beheer.
Voor het miniatuurmodel worden de warmtebron en zijn warmtestroompad gekenmerkt door hun thermische weerstand, en de thermische weerstand wordt bepaald door het materiaal, de kwaliteit en de gebruikte maat.
Modellering laat zien hoe warmte uit de warmtebron stroomt en is ook de eerste stap in het evalueren van componenten die thermische ongevallen veroorzaken vanwege hun eigen warmteafvoer.
Leveranciers van apparaten, zoals IC's met een hoge warmteafvoer, MOSFET's en IGBT's, bieden bijvoorbeeld meestal thermische modellen die details kunnen geven over het thermische pad van de warmtebron naar het oppervlak van het apparaat.
Zodra de thermische belasting van elk onderdeel bekend is, is de volgende stap het modelleren op macroniveau, wat zowel eenvoudig als complex is: Pas de grootte van de luchtstroom door verschillende warmtebronnen aan om de temperatuur onder de toegestane limiet te houden; gebruik luchttemperatuur, niet-geforceerde beschikbare luchtstroom, ventilatorluchtstroom en andere factoren om basisberekeningen uit te voeren om de temperatuursituatie ruwweg te begrijpen.
De volgende stap is om het model en de locatie van elke warmtebron, printplaat, schaaloppervlak en andere factoren te gebruiken om complexere modellering van het hele product en de verpakking uit te voeren.
Ten slotte moet modellering twee problemen oplossen: Het probleem van piek- en gemiddelde dissipatie. Een stationaire component met een continue thermische dissipatie van 1W en een apparaat met een thermische dissipatie van 10W maar met een intermitterende inschakelduur van 10% hebben bijvoorbeeld verschillende thermische effecten.
Dat wil zeggen, de gemiddelde warmteafvoer is hetzelfde en de gerelateerde warmtemassa en warmtestroom zullen verschillende warmteverdelingen produceren. De meeste CFD-toepassingen kunnen statische en dynamische analyse combineren.
De imperfectie van de fysieke verbinding tussen het oppervlak van het onderdeel en het miniatuurmodel, zoals de fysieke verbinding tussen de bovenkant van het IC-pakket en het koellichaam.
Als de verbinding een kleine afstand heeft, zal de thermische weerstand van dit pad toenemen en is het noodzakelijk om het contactoppervlak te vullen met een thermisch kussen om de thermische geleidbaarheid van het pad te verbeteren.
Thermisch beheer kan de temperatuur van de componenten in de voeding en de interne omgeving verlagen, wat de levensduur van het product kan verlengen en de betrouwbaarheid kan verbeteren.
Maar thermisch beheer is een geïntegreerd concept, als het tot in de details wordt uitgesplitst, is het een enorm onderwerp.
Het gaat om de afwegingen van grootte, kracht, efficiëntie, gewicht, betrouwbaarheid en kosten.De prioriteit en beperkingen van het project moeten worden geëvalueerd.
