Kiekvienas elektriniai ir elektroniniai komponentai grandinėje generuoja tam tikrą šilumos kiekį, o grandinė vykdoma užtikrinant maitinimą. Paprastai didelės galios puslaidininkiniai įtaisai, pvz galios tranzistoriai ir opto elektronika, tokia kaip šviesos diodai , lazeriai generuoja didelius šilumos kiekius, o šie komponentai yra nepakankami, kad išsklaidytų šilumą, nes jų išsklaidymo galimybės yra labai mažos.
Dėl to, kaitinant komponentus, įvyksta priešlaikinis gedimas ir gali sutrikti visos grandinės ar sistemos veikimas. Taigi, norint užkariauti šiuos neigiamus aspektus, aušinimo tikslais turi būti numatytos šilumos kriauklės.
Kas yra šilumos kriauklė?
Radiatorius
Radiatorius yra elektroninis komponentas arba jo įtaisas elektroninė grandinė kuris išsklaido šilumą iš kitų grandinės komponentų (daugiausia iš maitinimo tranzistorių) į aplinkinę terpę ir atvėsina jas, kad pagerėtų jų veikimas, patikimumas, taip pat išvengiama priešlaikinio komponentų gedimo. Aušinimo tikslais jame yra ventiliatorius arba aušinimo įtaisas.
Šilumos kriauklės principas
Furjė šilumos laidumo dėsnis teigia, kad jei kūne yra temperatūros gradientas, šiluma pereis iš aukštos temperatūros regiono į leistinos temperatūros sritį. Tai galima pasiekti trimis skirtingais būdais, tokiais kaip konvencija, radiacija ir kt. laidumas.
Šilumos kriauklės principas
Kai du objektai, turintys skirtingą temperatūrą, liečiasi vienas su kitu, įvyksta laidumas, dėl kurio greitai judančios aukšto karščio objekto molekulės susiduria su lėtai judančiomis aušintuvų objektų molekulėmis ir taip perduoda šilumos energiją vėsesniam objektui. , ir tai vadinama šilumos laidumu.
Panašiai šilumos kriauklė perduoda šilumos ar šilumos energiją iš aukštos temperatūros komponento į žemos temperatūros terpę, pvz., Orą, vandenį, alyvą ir kt. Paprastai oras naudojamas kaip žemos temperatūros terpė, o jei vanduo naudojamas kaip terpė, tada jis vadinamas šaltąja plokšte.
Šilumos kriauklių tipai
Radiatoriai skirstomi į skirtingas kategorijas pagal skirtingus kriterijus. Panagrinėkime pagrindines rūšis, būtent aktyvias radiatorius ir pasyvius radiatorius.
Šilumos kriauklių tipai
Aktyvios šilumos kriauklės
Paprastai tai yra ventiliatoriaus tipas ir energiją naudoja aušinimo tikslais. Jie taip pat gali būti vadinami šilumos kriaukle arba ventiliatoriais. Ventiliatoriai taip pat klasifikuojami kaip rutulinių guolių ir įvorių guolių tipai. Pirmenybė teikiama rutulinių guolių variklių ventiliatoriams, nes jų darbinis ilgis yra ilgesnis ir jie yra pigesni, kai reikia naudoti ilgą laiką. Tokio tipo šilumos kriauklės našumas yra puikus, bet ne ilgalaikiam naudojimui, nes jie susideda iš judančių dalių ir yra šiek tiek brangūs.
Pasyvios šilumokaitės
Jie neturi jokių mechaninių komponentų ir yra pagaminti iš aliuminio turinčių radiatorių. Jie išsklaido šiluminę energiją arba šilumą, naudodami konvekcijos procesą. Jie yra patikimiausi nei aktyviosios radiatoriai, todėl norint efektyviai eksploatuoti pasyvias radiatorius, rekomenduojama palaikyti nepertraukiamą oro srautą per jų pelekus.
Aliuminio šilumos kriauklė
Radiatoriai paprastai yra pagaminti iš metalų, o aliuminis yra dažniausiai naudojamas metalas, naudojamas šilumos kriauklėje. Mes žinome, kad kiekvieno metalo šilumos laidumas yra skirtingas. Metalo šilumos laidumas yra proporcingas šilumos perdavimui šilumos kriauklėje. . Taigi, jei padidėja metalo šilumos laidumas, tada
Taip pat padidės šilumos kriauklės šilumos perdavimo pajėgumas.
Aliuminio šilumos kriauklė
Aliuminio šilumos laidumas yra 235 W / mK, tai yra pigiausias ir lengvas metalas. Aliuminio šilumos kriauklės taip pat vadinamos ekstruzinėmis šilumos kriauklėmis, nes jas galima pagaminti naudojant ekstruziją.
Štampuotos šilumos kriauklės
Jie pagaminti iš metalų, kurie yra štampuoti, kad būtų suformuota tam tikra forma. Šis antspaudas sukuria šilumos kriaukles, kai metalas perkeliamas per štampavimo mašiną. Tai yra pigiau, palyginti su ekstruzinėmis radiatoriais.
Jie naudojami mažai energijos naudojančioms programoms, todėl jų našumas yra žemas.
Apdoroti radiatoriai
Jie gaminami apdirbant procesą. Dažnai grupinis pjūklas naudojamas medžiagos blokui pašalinti, kad būtų pagaminti tikslūs tarpai. Tai yra brangu, nes daug metalo gali būti atliekos gamybos procese.
„Bonded-Fin“ šilumos kriauklės
Jie dažnai naudojami fiziškai dideliems tikslams, kuriems reikia protingo veikimo, pavyzdžiui, elektrinis suvirinimas ir DC-DC plytų programos . Jie gaminami sujungiant atskirus metalo pelekus prie šilumos kriauklės pagrindo. Tai galima padaryti dviem būdais, būtent šilumine epoksidine medžiaga, kuri yra ekonomiška, o kita - lituojant brangiai.
Sulankstytos pelekinės šilumos kriauklės
Šios sulankstytos šilumos kriauklės turi didelį paviršiaus plotą ir turi sulankstytą šilumos kriauklės medžiagą, taigi jos pasižymi labai dideliu našumu ir labai dideliu šilumos srauto tankiu. Šiose kriauklėse oras nukreipiamas tiesiai į šilumos nutekėjimo kanalus per tam tikrą kanalą. Dėl to visas dalykas yra brangus, nes gamybos ir kanalizacijos išlaidos yra įtrauktos į bendrą kriauklės kainą.
Skived šilumos kriauklės
Šių kriauklių gamybai naudojamas skiedimo procesas, kuris apima labai smulkių metalinių blokų, paprastai vario, gaminimą. Vadinasi, jie vadinami nuslėptais šilumos šalintuvais. Tai yra vidutinio ir didelio našumo radiatoriai.
Suklastotos šilumos kriauklės
Tokie metalai, kaip varis ir aliuminis, naudojami šilumos gaudyklėms formuoti, naudojant gniuždymo jėgas. Šis procesas vadinamas kalimo procesu. Taigi jie vadinami suklastotomis šilumos kriauklėmis.
Vieno peleko surinkimo šilumos kriauklės
Tai yra lengvas svoris ir gali būti montuojamas ankštose vietose. Jie taip pat pasižymi žemu ar dideliu našumu ir gali būti naudojami daugeliui programų. Tačiau pagrindinis trūkumas yra tas, kad jie šiek tiek brangūs.
Įsiurbtos šilumos kriauklės
Svyravimas yra šalto kalimo procesas, tačiau kartais jis gali būti atliekamas net kaip karštas darbo procesas, kurio metu elemento matmenys yra pakeisti į štampą. Tai yra nebrangūs, vidutinio našumo ir riboti oro srautų valdymą.
Radiatorių svarba elektroninėse grandinėse
- Radiatorius yra pasyvus šilumokaitis, jis suprojektuotas taip, kad jo paviršiaus plotas liestųsi su aplinkine (aušinimo) terpe kaip oras. Komponentams, elektroninėms dalims ar įtaisams, kurių temperatūra nepakanka, reikia aušinimo radiatorių. Šiluma, kurią sukuria kiekvienas elementas arba elektroninės grandinės komponentas turi būti išsklaidyti, siekiant pagerinti jo patikimumą ir užkirsti kelią priešlaikiniam komponento gedimui.
- Jis palaiko šiluminį stabilumą kiekvienos elektros ir elektros srovės ribose bet kurios grandinės elektroninis komponentas ar bet kurios sistemos elektronikos dalys. Radiatoriaus veikimas priklauso nuo tokių veiksnių kaip medžiagos pasirinkimas, iškyšos konstrukcija, paviršiaus apdorojimas ir oro greitis.
- Kompiuterio centriniai procesoriai ir grafiniai procesoriai taip pat aušinami naudojant radiatorius. Radiatoriai taip pat vadinami šilumos skleidėjais, kurie dažnai naudojami kaip dangteliai kompiuterio atmintyje, kad išsklaidytų jo šilumą.
- Jei elektroninėms grandinėms nėra numatytos šilumos kriauklės, bus tikimybė sugesti tokiems komponentams kaip tranzistoriai, įtampos reguliatoriai, IC, šviesos diodai ir maitinimo tranzistoriai. Net kol elektroninės grandinės litavimas , rekomenduojama naudoti šilumos kriauklę, kad būtų išvengta elementų perkaitimo.
- Radiatoriai ne tik užtikrina šilumos išsiskyrimą, bet ir naudojami šilumos energijai valdyti, kai šiluma yra didesnė. Esant žemai temperatūrai, šilumos kriauklės yra skirtos šilumai tiekti, išleidžiant šiluminę energiją tinkamam grandinės veikimui.
Radiatoriaus pasirinkimas
Norėdami pasirinkti šilumos šalintuvą, turime atsižvelgti į šiuos matematinius skaičiavimus:
Apsvarstykite
Klausimas: šilumos išsklaidymo greitis vatais
T_j: maksimali prietaiso sankryžos temperatūra 0C
T_c: prietaiso korpuso temperatūra 0 ° C temperatūroje
T_a: aplinkos oro temperatūra esant 0C
T_s: maksimali radiatoriaus, esančio prie prietaiso, temperatūra 0 ° C temperatūroje
Šilumos varža gali būti suteikta
R = ∆T / Q
Elektros varža suteikiama
R_e = ∆V / I
Šiluminę varžą tarp prietaiso sankryžos ir korpuso nurodo
R_jc = (∆T_jc) / Q
Pateikiamas atsparumas kriauklei
R_cs = (∆T_cs) / Q
Kriauklė aplinkos atsparumui suteikiama
R_sa = (∆T_sa) / Q
Taigi sąsają su aplinkos atsparumu suteikia
R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q
Reikalinga šilumos kriauklės šiluminė varža yra
R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs
Pirmiau pateiktoje lygtyje T_j, Q ir R_jc reikšmes nustato gamintojas, o T_a ir R_cs reikšmes nustato vartotojas.
Taigi šilumos kriauklės šiluminė varža, skirta naudoti, turi būti mažesnė arba lygi aukščiau apskaičiuotai R_sa.
Renkantis šilumos kriauklę, reikia atsižvelgti į įvairius parametrus, tokius kaip šilumos kriauklėms leidžiamas šiluminis biudžetas, oro srauto būklė (natūralus srautas, mišraus mažo srauto, priverstinė didelio srauto konvekcija).
Radiatoriaus tūrį galima nustatyti padalijus tūrinę šiluminę varžą iš reikiamos šiluminės varžos. Tūrinės šiluminės varžos diapazonas yra toks, kaip parodyta toliau pateiktoje lentelėje.
Žemiau pateiktame grafike parodyta aliuminio šilumos kriauklės dydžio ir šiluminės varžos variacijos, kaip šilumos kriauklės pasirinkimo pagal šiluminę varžą pavyzdys.
Plotas prieš šilumos kriauklės šiluminę varžą
Šiame straipsnyje trumpai aptariama šilumos radiatorių, įvairių tipų radiatorių ir radiatorių svarba elektroninėse grandinėse. Daugiauinformacijos apie radiatorius, prašome pateikti savo klausimus ikikomentuodamas toliau.
Nuotraukų kreditai:
- Šilumos kriauklė ecnmag
- Šilumos kriauklės principas dryžuotas
- Šilumos kriauklių tipai pagal elektronika-aušinimas
- Aliuminio šilumos kriauklė specialieji chem4polimerai
- Plotas ir šilumos šalintuvo šiluminis atsparumas designworldonline
