Suure võimsusega lülitustoiteallika termilise disaini põhimõte
1. Miks elektroonikatooted vajavad termilist lahendust
Elektroonikatoodete kiibid on tugevalt integreeritud, järjest rohkemate funktsionaalsete ja väiksemate mahunõuetega. Tänapäeva komponendid arenevad kiiresti miniaturiseerimise, kõrge funktsionaalsuse ja kõrge efektiivsuse suunas. Suure jõudlusega komponendid tekitavad suurel kiirusel palju soojust ja see soojus tuleb viivitamatult eemaldada, et komponendid saaksid normaalsel töötemperatuuril töötada. Töötage kõrgeima efektiivsusega. Seetõttu on elektroonikatööstuse arenguga seotud soojusjuhtivuse tehnoloogia pidevalt vaidlustatud.
2. Jahutusradiaatori materjalide tüübid:
Kuld, hõbe, raud, vask, alumiinium, alumiiniumsulam, silikoonleht jne.
3. Soojuse hajumise põhimõte
A-radiaatori soojuse hajumise vorm hõlmab peamiselt kiirgust ja konvektsiooni.
Kiirgussoojusülekanne: soojusenergia edastatakse kiirguse kujul, ilma igasuguse keskkonnata, seda saab edasi anda vaakumseisundis, näiteks päikese soojusenergia kandub maale läbi universumi.
Konvektiivne soojusülekanne: Soojusenergia edastatakse õhu soojendamiseks läbi õhu või muu kandja, näiteks konvektsioonradiaatorite. Õhk soojendab ruumis kõike ja õhu liikumine sõltub peamiselt õhu liikumisest soojusenergia levitamiseks.
Kiirgusradiaatorid traditsioonilises tähenduses viitavad radiaatoritele, mis moodustavad suhtelise osa kogu soojuse hajumist. Praegu on kõige tüüpilisemad kiirgusradiaatorid malmist, terasest kolonnradiaatorid ja vask-alumiinium komposiitradiaatorid. Ja nii edasi, nende hulgas moodustab kiirgusega edastatav soojusenergia ainult 30 protsenti ja ülejäänud 70 protsenti soojusenergiast edastatakse konvektsiooni teel. Konvektsioonradiaator on radiaator, millel põhimõtteliselt puudub kiirgussoojusvahetus (või on see väga väike), näiteks Friedi vasktoru konvektsioonradiaator. See soojeneb mugavamalt ja kiiremini kui kiirgav radiaator.
B. Soojuse hajutamise meetodid hõlmavad kiirgussoojuse hajumist, juhtivussoojuse hajumist, konvektsioonisoojuse hajumist ja aurustuva soojuse hajumist.
Keha erinevate kudede ja organite tekitatud soojus jaotub koos vereringega ühtlaselt kõikidesse kehaosadesse. Kui veri liigub läbi naha veresoonte, hajutab nahk 90 protsenti kogu soojusest, seega on nahk peamine kehaosa soojuse hajutamiseks. Samuti on väike osa soojusest, mis hajub kopsude, neerude ja seedetrakti kaudu koos hingamise, uriini ja roojaga.
(1) Soojuse hajumise viis – peamiselt füüsiline
1. Kiirgus Kiirgus tähendab, et keha hajutab soojust infrapunakiiri kiirgades. Kui naha temperatuur on ümbritsevast temperatuurist kõrgem, hajub kehasoojus kiirguse toimel. Kiirgussoojuse hajumine on seotud selliste teguritega nagu naha temperatuur, ümbritseva õhu temperatuur ja keha efektiivne kiirguspind. Üldiselt moodustab kiirgussoojuse hajumine 40 protsenti kogu soojuse hajumist. Muidugi, kui ümbritseva õhu temperatuur on kõrgem kui naha temperatuur, neelab keha kiirgussoojust. Terasetöölised töötavad ahjude ees, nagu ka põllumehed, kes töötavad kuumal suvel päikese all.
2. Juhtivus ja konvektsioon Juhtivus on viis, kuidas keha eraldab soojust molekulaarse kineetilise energia ülekandmise teel. Kui inimkeha on otseses kokkupuutes nahast jahedamate esemetega (nagu riided, voodid, toolid jne), kandub kehast soojus nendele objektidele. Kliiniliselt kasutatakse seda põhimõtet jääkatete, jääpakkide ja muude meetodite kasutamine kõrge palavikuga patsientide jahutamiseks.
C, soojusvahetus radiaatori ja keskkonna vahel
Pärast soojuse ülekandumist radiaatori ülaossa on vaja võimalikult kiiresti leviv soojus ümbritsevasse keskkonda hajutada. Õhkjahutusega radiaatori jaoks on see soojuse vahetamine ümbritseva õhuga. Sel ajal toimub soojuse ülekandmine kahe erineva keskkonna vahel ja järgnev valem on Q= XAX ΔT, kus ΔT on temperatuuride erinevus kahe keskkonna vahel, st radiaatori ja ümbritseva õhu temperatuuride erinevus ; ja on vedeliku temperatuuride erinevus. Soojusjuhtivus, pärast jahutusradiaatori materjali ja õhu koostise kindlaksmääramist, on see fikseeritud väärtus; kõige olulisem A on jahutusradiaatori ja õhu vaheline kontaktpind. Eeldusel, et muud tingimused, nagu jahutusradiaatori maht, jäävad muutumatuks, on üldiselt olemas. Kuid radiaatori kuju muutmine, kokkupuutepinda õhuga ja soojusvahetusala suurendamine on tõhus. tähendab soojuse hajumise tõhususe parandamist. , Selle saavutamiseks suurendatakse pindala üldiselt uimede kujunduse abil, mida täiendab pinna karestamine või keermed.
Pärast soojuse ülekandumist õhku tõuseb jahutusradiaatoriga kokkupuutuva õhu temperatuur kiiresti. Sel ajal peaks kuum õhk soojusvahetuse, näiteks konvektsiooni, kaudu ümbritseva külma õhuga võimalikult palju soojust ära võtma. Õhkjahutusega radiaatorite puhul on kõige olulisem vahend õhuvoolu kiiruse suurendamine ja sundkonvektsiooni saavutamiseks ventilaatori kasutamine. See on peamiselt seotud ventilaatori konstruktsiooni ja tuule kiirusega. Radiaatori ventilaatori efektiivsus (näiteks vool, tuule rõhk) sõltub peamiselt ventilaatori laba läbimõõdust, aksiaalsest pikkusest, ventilaatori kiirusest ja ventilaatori laba kujust. Ventilaatori vooluhulk on enamasti CFM (Imperial süsteem, kuupjalga minutis) ja CFM on umbes 0,028 mm3 minutis.
Puhas alumiiniumradiaator
Puhas alumiiniumradiaator on esimestel päevadel kõige levinum radiaator. Selle tootmisprotsess on lihtne ja hind on madal. Siiani on puhtast alumiiniumist radiaatorid endiselt turust märkimisväärse osa hõivanud. Selle ribide soojuseraldusala suurendamiseks on puhtast alumiiniumist radiaatorite kõige sagedamini kasutatav töötlemismeetod alumiiniumi ekstrusioonitehnoloogia ning puhtast alumiiniumist radiaatori hindamisel on peamised näitajad radiaatori aluse paksus ja Pin-Fin suhe. . Pin viitab jahutusradiaatori ribide kõrgusele ja Fin viitab kahe külgneva ribi vahelisele kaugusele. Pin-Fin suhe on tihvti kõrgus (välja arvatud aluse paksus) jagatud uimega. Mida suurem on Pin-Fin suhe, seda suurem on radiaatori efektiivne soojuseraldusala ja seda arenenum on alumiiniumi ekstrusioonitehnoloogia.
Puhast vasest radiaator
Vase soojusjuhtivus on 1,69 korda suurem kui alumiiniumil, nii et kui muud tingimused on samad, suudavad puhta vase jahutusradiaatorid soojusallikast soojust kiiremini ära võtta. Probleemiks on aga vase tekstuur. Paljud reklaamitud "puhast vasest jahutusradiaatorid" ei ole tegelikult 100 protsenti vasest. Vase loendis nimetatakse neid, mille vasesisaldus on üle 99 protsendi, happevabaks vaseks ja vase järgmine klass on Dan vask, mille vasesisaldus on alla 85 protsendi. Enamikul turul olevatest puhtast vasest jahutusradiaatoritest on vasesisaldus praegu nende kahe vahel. Mõne madalama kvaliteediga puhta vase radiaatori vasesisaldus ei ole isegi 85 protsenti. Kuigi hind on väga madal, on selle soojusjuhtivus oluliselt vähenenud, mis mõjutab soojuse hajumist. Lisaks on vasel ka ilmseid puudusi, nagu kõrge hind, raske töötlemine ja jahutusradiaatori liiga suur mass, mis takistavad täielikult vasest jahutusradiaatorite kasutamist. Punase vase kõvadus ei ole nii hea kui alumiiniumisulamil AL6063 ja mõne mehaanilise töötlemise (nt soonte) jõudlus ei ole nii hea kui alumiiniumil; vase sulamistemperatuur on palju kõrgem kui alumiiniumil, mis ei soodusta ekstrusioonivormimist (ExtrusiON) ja nii edasi.
Kuigi kõige sagedamini kasutatavad jahutusradiaatori materjalid on vask ja alumiiniumisulamid, on alumiiniumisulamid kergesti töödeldavad ja madala hinnaga ning need on kõige laialdasemalt kasutatavad materjalid. Vase kõrgem soojusjuhtivus muudab selle hetkelise soojuse neeldumisvõime paremaks kui alumiiniumsulamitel. Kiirus on aeglasem kui alumiiniumisulamitel. Seega, olenemata puhtast vasest, puhtast alumiiniumist või alumiiniumisulamist radiaatorist, on sellel saatuslik viga: kuna kasutatakse ainult ühte materjali, kuigi põhiline soojuseraldusvõime suudab rahuldada kerge soojuse hajumise vajadused, ei suuda see soojusjuhtivust hästi tasakaalustada. . Kahe võimsuse ja soojusvõimsuse nõue on kõrgete soojuse hajumise nõuete korral mõnevõrra ülekoormatud.
Vase-alumiiniumi sidumistehnoloogia
Pärast vase ja alumiiniumi vastavate puuduste kaalumist kasutavad mõned turul olevad tipptasemel radiaatorid sageli vase-alumiiniumi kombineeritud tootmisprotsesse. Need jahutusradiaatorid kasutavad tavaliselt vasest metallist aluseid, samas kui jahutusradiaatori ribid on valmistatud alumiiniumisulamist. Muidugi, Lisaks vasest alusele on ka selliseid meetodeid nagu vasest sammaste kasutamine jahutusradiaatori jaoks, mis on samuti sama põhimõte. Kõrge soojusjuhtivusega vasest alumine pind suudab kiiresti neelata protsessori eraldatud soojust; Alumiiniumribid saab keerukate protsesside abil muuta soojuse hajutamiseks kõige soodsamasse vormi ning need tagavad suure soojussalvestusruumi ja vabastavad selle kiiresti. Tasakaal on leitud kõigis aspektides.
Soojus hajub CPU südamikust jahutusradiaatori pinnale, mis on soojusjuhtimise protsess. Jahutusradiaatori aluse puhul, kuna see on otseses kokkupuutes väikese suure soojusallika alaga, on nõutav, et põhi suudaks soojust kiiresti ära juhtida. Suurema soojusjuhtivusega materjalide kasutamine jahutusradiaatori jaoks on suureks abiks soojusjuhtivuse parandamisel. Soojusjuhtivussüsteemi võrdlustabelist on näha, et näiteks alumiiniumi soojusjuhtivus on 237W/mK ja vase soojusjuhtivus 401W/mK. Võrreldes sama mahuga radiaatoreid, on vase kaal alumiiniumist 3 korda suurem, alumiiniumi erisoojus aga 3 korda suurem. See on vasest vaid 2,3 korda suurem, nii et sama mahu all mahutab vaskradiaator rohkem soojust kui alumiiniumradiaator ja soojeneb aeglasemalt. Sama paksusega jahutusradiaatori aluse korral ei saa vask mitte ainult kiiresti eemaldada soojusallikate, nagu CPU Die, temperatuuri, vaid ka tema enda temperatuuri tõus on aeglasem kui alumiiniumist jahutusradiaatoritel. Seetõttu sobib vask pigem jahutusradiaatori põhjapinna valmistamiseks.
Nende kahe metalli kombineerimine on aga suhteliselt keeruline ning vase ja alumiiniumi vaheline afiinsus on halb. soojustakistus). Tegeliku projekteerimise ja tootmise puhul püüavad tootjad alati võimalikult palju vähendada liidese soojustakistust ja vältida nõrkusi, mis sageli peegeldavad tootja projekteerimisvõimalusi ja tootmisprotsesse.
4. Soojuskeskkond – soojust juhtiv silikageel.
a. Mis on soojustakistus?
Niinimetatud "soojustakistus" (soojustakistus) viitab kõikehõlmavale parameetrile, mis peegeldab võimet takistada soojusülekannet. Soojustakistuse mõiste on väga sarnane takistuse mõistega ja sarnane on ka mõõtühik - kraad /W, see tähendab temperatuuride erinevus soojusjuhtivuse tee kahe otsa vahel, kui objekti pidev soojusülekande võimsus on 1 W .
b. Õhu soojustakistus on looduse suurim ja selle väärtus on lähedane 0,03 W/mK;
c. Õhu vähendamiseks täitke küttekeha ja metallist jahutusradiaatori vahe, nii et küttekeha ja jahutusradiaator näitaksid otsest konvektsioonisoojuse hajumist.
d. Soojust juhtiv silikoonleht võib soojust hajutada ka kaudselt, see tähendab, et see on väljas eksponeeritud, mistõttu seda nimetatakse jahutusradiaatoriks.
Sinda Thermal on juhtiv jahutusradiaatorite tootja, omame soojusekspertide meeskonda ja palju täpseid rajatisi ja seadmeid, saame teha kõige konkurentsivõimelisema hinnapakkumise ja suurepärase kvaliteediga jahutusradiaatorid. Kui teil on soojusvajadusi, võtke meiega vabalt ühendust.
