Levinud elektroonikaseadmete soojuslahendused
Kaasaegsed jõuelektroonilised seadmed arenevad kiiresti suure integreerituse, suure tihedusega montaaži ja suure töökiiruse suunas. Jõuelektroonika seadmete tuumana töötab kiip üha kiiremini, tarbib üha rohkem energiat ja eraldab üha rohkem soojust. Kui seadme soojuseraldusvõime ei ole tugev, põhjustab võimsuse hajumine kiibi aktiivse ala temperatuuri tõusu ja seadme ristmiku temperatuuri tõusu.
Komponentide rikkemääral on eksponentsiaalne seos nende ristmiku temperatuuriga ja jõudlus väheneb ristmiku temperatuuri tõustes. Rikkemäär suureneb kaks korda iga komponentide töötemperatuuri 10-kraadise tõusu korral.
Seetõttu on jõuelektroonikaseadmete töövõime ja töökindluse parandamiseks vajalikum ja kiireloomulisem teostada elektroonikaseadmete mõistlik termiline projekteerimine ja võtta mõistlikud välised soojuse hajutamise meetmed. Praegu hõlmavad jõuelektroonikaseadmete levinumad soojuse hajumise tehnoloogiad õhkjahutust, vedelikjahutust, soojustorude tehnoloogiat jne.
Õhkjahutus:
Õhkjahutusega jahutusradiaatori kasutamine elektrooniliste kiipide jahutamiseks on kõige lihtsam, otsesem ja odavaim soojuse hajumise meetod. Üldiselt kasutatakse õhkjahutuse või sundõhkjahutuse tehnoloogiat enamasti madala või keskmise energiatarbimisega seadmetes või elektroonikaseadmetes. Praegu kasutatakse täiustatud ventilaatoreid ja optimeeritud suure pindalaga jahutusradiaatoreid. Õhkjahutustehnoloogia jahutusvõimsus võib ulatuda 50 W · cm-2-ni. Õhkjahutusega jahutusradiaatori põhimõte on väga lihtne: kiibi poolt hajutatud soojus kandub sidematerjalide kaudu edasi metallalusele ja seejärel jahutusradiaatorile. Soojus hajub õhku loomuliku konvektsiooni või sundkonvektsiooni teel. Juhtivus ja konvektsioon on kaks peamist soojusülekande meetodit. Kiibi poolt hajutatud soojuse ülekandmiseks lubatud temperatuuritingimustel atmosfäärikeskkonda saab juhtivuse ja konvektsiooniga soojusjahutuse tugevdamiseks kasutada järgmisi meetodeid.
Vedeljahutus:
Vedeljahutust nimetatakse ka vesijahutuseks. Selle jahutustõhusus on kõrge, selle soojusjuhtivus on rohkem kui 20 korda suurem kui traditsioonilisel õhkjahutusel ja õhkjahutus ei tekita kõrget müra, mis võib paremini lahendada jahutuse ja müra vähendamise probleeme. Vedeliku jahutusseadme võib laias laastus jagada neljaks osaks: mikroveepump, tsirkulatsioonitoru, soojuse neeldumiskast ja jahutusradiaator. Vesijahutuse soojuse hajumise põhimõte on väga lihtne. Vesijahutuse soojuseraldus on suletud vedeliku tsirkulatsiooniseade, pumba genereeritud võimsuse kaudu soodustatakse vedeliku ringlust suletud süsteemis ja soojuse neeldumiskasti poolt neeldunud kiibi tekitatud soojus suunatakse soojuse hajutusseadmesse. suurem ala soojuse hajutamiseks läbi vedeliku tsirkulatsiooni. Jahutatud vedelik naaseb uuesti soojust absorbeerivasse seadmesse pidevaks tsirkuleerivaks jahutamiseks.
Soojustoru tehnoloogia:
Soojustoru on kõrge soojusülekande efektiivsusega soojusvahetuselement. Soojusülekanne külma ja kuuma vedeliku vahel on seotud töökeskkonna aurustamise ja kondenseerumise faasimuutuse protsessiga soojustorus. Selle ekvivalentne soojusjuhtivus võib ulatuda 103–104 korda kõrgemale kui metallil. Võrreldes traditsiooniliste soojuseraldusseadmetega ei pea soojustoru energiat tarbima, sellel on väike ruumi suurus ja suur jahutusvõimsus, soojusülekanne pinnaühiku kohta on kõrge. Tõhusa soojust juhtiva elemendina sobib soojustoru soojuse hajutamiseks suure soojusvoo korral ja seda saab kasutada elektrooniliste komponentide jaoks, et saavutada kõrge soojusekspordi kiirus. Praegu on teadaoleva suure võimsusega elektroonikakomponentide soojuse hajutamiseks mõeldud soojustoruradiaatori maksimaalne soojuseraldusvõimsus jõudnud 200 W · cm-2-ni.
Erinevatel soojusjahutuslahendustel on erinevad eelised ja puudused. Praktilises rakenduses tuleb vastavalt elektriseadmete vajadustele valida mitmekesised soojuse hajumise meetodid. Ainult nii saavad elektroonikaseadmed oma maksimaalse jõudluse ja stabiilse kasutusea täielikult mängida.
