Која електроника има хладњаке?
Feb 25, 2023|
Одвођење топлоте из електронских компоненти једно је од основних питања са којима се суочавају дизајнери и инсталатери широког спектра потрошачке и индустријске опреме. Било да се ради о претварачима напајања, који су присутни у скоро сваком уређају, или процесорима, микроконтролерима итд., развој хладњака, најједноставнијег али пресудног елемента одговорног за термичку регулацију електронских компоненти, зависи од технолошког развоја. Најчешће, делује као измењивач топлоте, повећавајући површину зрачења и тиме ефикасније одводи топлоту у околину.
Хладњаци су направљени од различитих материјала, али најчешће се користе добри топлотни проводници као што су бакар или алуминијум, који такође имају предност што су лагани тако да не доприносе значајно тежини коначног производа, тј. посебно важи за мобилне апликације важне. Такође се може лако машински обрађивати. То значи да у случају нестандардних апликација можемо купити генерички хладњак и лако прилагодити његову величину тако да задовољи потребе одређеног пројекта. Међутим, у многим случајевима таква машинска (или чак ручна) обрада је ограничена на точење рупа одговарајућим навојем да би се хладњак монтирао/поправио на месту.
Шта је расипање топлоте електронских хладњака?
Главни изазов у пројектовању електронике је управљање топлотом. Генерисана топлота се накупља унутар кућишта и може оштетити електронске компоненте. Ово прегревање не само да смањује очекивани животни век, већ може довести и до квара производа. Ово је погодно за мале ручне уређаје, контролере или тежу опрему на отвореном. Термичко понашање таквих компоненти увек захтева посебну пажњу дизајнера и не може се занемарити.
Како дизајнирати електронске хладњаке?
Уобичајени елементи дизајна који имају за циљ побољшање могућности преноса топлоте електронике кроз проводљивост укључују:
Термички материјал интерфејса (ТИМ)
Ови материјали се користе као материјали за пуњење у размаку између извора топлоте и хладњака. Обично имају високу топлотну проводљивост, помажући да се ефикасно управља преносом топлоте кроз систем.
Топлотни издув
Расхладни елемент је метални део у контакту са извором топлоте који уклања топлоту првенствено вођењем, понекад конвекцијом или зрачењем. Алуминијум или бакар се обично користе као материјал за хладњак јер је топлотна проводљивост ових метала висока и директно је пропорционална ефикасности одвођења топлоте. Пошто се пренос топлоте одвија преко површине, хладњаци су посебно дизајнирани у различитим облицима како би се обезбедила велика површина.
Топлотном цеви
Топлотне цеви су запечаћене бакарне или алуминијумске цеви или цеви које садрже течност. Течност апсорбује топлоту са вреле површине, кључа и улази у стање паре.
Термоелектрични модул
Термоелектрични модули су уређаји који користе Пелтиеров ефекат за загревање или хлађење компоненти у зависности од примене електричне струје на уређају. Они се увек користе са хладњаком, иначе се уређај може прегрејати и покварити.
Термичка маст или лепак
Топлотно проводљиви лепкови или масти су још једна јединствена технологија преноса топлоте. Једна од главних предности је то што спајају компоненте које се не могу спојити механички.
Очигледно, дизајнери имају много опција. Међутим, није лако одредити праву комбинацију компоненти како би се осигурало поуздано и ефикасно хлађење уз истовремено одржавање што компактнијег производа. Овде симулације могу пружити вредне увиде.
Тхермал Симулатион
Једна од најбољих метода коју дизајнер може да користи за превазилажење овог проблема је покретање термалних симулација на кућишту електронике пре производње стварног производа. Такве симулације могу помоћи у проналажењу одговора на многа кључна питања: Колико је ефикасан систем за хлађење? Које могуће промене дизајна треба применити? Како одабрани материјал утиче на понашање преноса топлоте? Има их много више, у зависности од природе вашег производа.
Потреба за стварањем сигурнијих и компактнијих електронских уређаја представља изазов за инжењере широм света да креирају изванредне дизајне. У традиционалном процесу пројектовања, једини начин да се обезбеди трајност новог електронског производа је извођење бројних итерација дизајна док се не испуне сви критеријуми. То значи много физичких прототипова и дуготрајан и скуп физички процес тестирања.
Поред броја итерација дизајна, фаза у којој треба да се примени промена дизајна је подједнако важна; што је раније у процесу, исплативија је имплементација промене дизајна. Касније у овој фази, обим могућих промена дизајна се драматично сужава, а могуће су само мале инкременталне модификације дизајна.