Elektr ta'minotining asosiy issiqlik boshqaruvi echimlari
Issiqlik boshqaruvi fizikaning asosiy tamoyillariga bo'ysunadi. Issiqlik o'tkazishning uchta usuli mavjud: radiatsiya, o'tkazuvchanlik va konveksiya.
Ko'pgina elektron tizimlar uchun kerakli sovutishga erishish uchun birinchi navbatda issiqlik issiqlik manbasini o'tkazuvchanlik orqali tark etishi va keyin uni konveksiya orqali boshqa joylarga o'tkazishdir.
Issiqlik dizaynini amalga oshirayotganda, kerakli o'tkazuvchanlik va konveksiyaga samarali erishish uchun turli xil issiqlik boshqaruv apparatlarini birlashtirish kerak.
Eng ko'p ishlatiladigan uchta sovutish komponenti mavjud: issiqlik qabul qiluvchilar, issiqlik quvurlari va fanatlar.
Issiqlik moslamasi va issiqlik trubkasi quvvat manbai bo'lmagan passiv sovutish tizimlari, fan esa faol majburiy havo sovutish tizimidir.
Radiator alyuminiy yoki mis konstruktsiya bo'lib, issiqlik manbasidan issiqlik o'tkazuvchanligi orqali olinadi va konveksiyaga erishish uchun issiqlikni havo oqimiga (ba'zi hollarda suv yoki boshqa suyuqliklarga) o'tkazadi.
Issiqlik moslamalari minglab o'lcham va shakllarda bo'ladi, ular bitta tranzistorni bog'laydigan kichik shtamplangan metall qanotlardan konvektiv havo oqimini ushlab turadigan va unga issiqlik o'tkaza oladigan ko'p qanotli (barmoqlar) katta ekstruziyalargacha.
Radiator harakatlanuvchi qismlarning yo'qligi, operatsion xarajatlari, ishlamay qolish rejimlari va boshqalarning afzalliklariga ega.
Radiator issiqlik manbaiga ulangandan so'ng, iliq havo ko'tarilganda, konveksiya tabiiy ravishda paydo bo'ladi, shuning uchun havo oqimini hosil qilishni boshlaydi va davom ettiradi.
Radiatordan foydalanish oson bo'lsa-da, ba'zi kamchiliklari bor:
Katta issiqlikni uzatuvchi radiator katta, qimmat va og'ir bo'lib, to'g'ri joylashtirilishi kerak, bu elektron plataning jismoniy tartibiga ta'sir qiladi yoki cheklaydi;
Qanotlar havo oqimidagi chang bilan bloklanishi mumkin, bu esa samaradorlikni pasaytiradi;
Issiqlik issiqlik manbasidan radiatorga silliq oqishi uchun u issiqlik manbaiga to'g'ri ulanishi kerak.
Issiqlik trubkasi
Bu termal boshqaruv to'plamining yana bir muhim komponenti bo'lib, u issiqlikni A nuqtadan B nuqtasiga hech qanday faol majburlash mexanizmisiz o'tkazishi mumkin.
U sinterlangan yadro va ishlaydigan suyuqlikning muhrlangan metall naychasini o'z ichiga oladi. U o'z-o'zidan radiator vazifasini bajarmaydi. Uning vazifasi issiqlik manbasidan issiqlikni olish va uni sovuqroq joyga o'tkazishdir.
Issiqlik quvurlari radiatorni joylashtirish uchun issiqlik manbai yaqinida etarli joy bo'lmaganda yoki havo oqimi etarli bo'lmaganda ishlatilishi mumkin. Issiqlik trubkasi yuqori ish samaradorligiga ega va issiqlikni manbadan boshqarish uchun qulayroq joyga o'tkazishi mumkin.
Uning ishlash printsipi oddiy va aqlli:
Issiqlik manbai ishchi suyuqlikni muhrlangan trubkada bug'ga aylantiradi va bug' issiqlikni issiqlik trubasining sovuqroq uchiga o'tkazadi. Bu oxirida bug 'suyuqlikka kondensatsiyalanadi va issiqlikni chiqaradi, suyuqlik esa issiqroq uchiga qaytadi.
Ushbu gaz-suyuqlik o'zgarishi jarayoni uzluksiz davom etadi va faqat sovuq uchi va issiq uchi o'rtasidagi harorat farqi bilan boshqariladi. Sovuq uchida radiator yoki boshqa sovutish moslamasini ulash havo oqimi bloklangan mahalliy issiq joylarning issiqlik tarqalishi muammosini hal qilishi mumkin.
Muxlis
Bu passiv radiatorlar va issiqlik quvurlaridan tashqari, majburiy havo bilan sovutilgan faol issiqlik qabul qiluvchiga birinchi qadamdir, ammo fanatlarning kamchiliklari ham bor:
yuqori narx, bo'sh joy kerak, tizim shovqinini oshiradi;
Qobiliyatsizlikka moyil, energiya sarflaydi va butun tizimning samaradorligiga ta'sir qiladi
Ammo ko'p hollarda, ayniqsa havo oqimi yo'li egri, vertikal yoki silliq bo'lmasa, ular odatda etarli havo oqimini olishning yagona usuli hisoblanadi.
Fanning quvvatini belgilaydigan asosiy parametr - bu birlik uzunligi yoki birlik hajmining daqiqada havo oqimi tezligi.
Biroq, jismoniy o'lcham muammodir: past aylanish tezligiga ega bo'lgan katta fan yuqori aylanish tezligiga ega bo'lgan kichik fan bilan bir xil havo oqimini ishlab chiqishi mumkin, shuning uchun o'lcham va tezlik o'rtasida o'zaro kelishuv mavjud.
Modellashtirish va keng qamrovli simulyatsiya
Alohida passiv tizimlar hajmi kattaroq, ammo ishonchli va samaraliroq bo'lib, passiv sovutishning o'zi ishlatib bo'lmaydigan holatlarda muxlislar rol o'ynashi mumkin.
Sovutish uchun qaysi tizimni tanlash ko'pincha qiyin qaror.
Hozirgi vaqtda issiqlikni boshqarishning samarali strategiyalari uchun zarur bo'lgan modellashtirish va simulyatsiya orqali sovutish havosiga qancha ehtiyoj borligini va sovutishga qanday erishish mumkinligini aniqlash kerak.
Miniatyura modeli uchun issiqlik manbai va uning issiqlik oqimi yo'li termal qarshilik bilan tavsiflanadi va issiqlik qarshiligi ishlatiladigan material, sifat va o'lcham bilan belgilanadi.
Modellashtirish issiqlik manbasidan issiqlik qanday oqib chiqishini ko'rsatadi va shuningdek, o'zlarining issiqlik tarqalishi tufayli termal avariyalarga olib keladigan komponentlarni baholashda birinchi qadamdir.
Masalan, yuqori issiqlik tarqaladigan IC, MOSFET va IGBT kabi qurilma etkazib beruvchilari odatda issiqlik manbasidan qurilma yuzasiga issiqlik yo'lining tafsilotlarini taqdim eta oladigan termal modellarni taqdim etadilar.
Har bir komponentning termal yuki ma'lum bo'lgandan so'ng, keyingi qadam oddiy va murakkab bo'lgan makro darajada modellashtirishdir:
Haroratni ruxsat etilgan chegaradan pastroq ushlab turish uchun turli xil issiqlik manbalari orqali havo oqimining hajmini sozlang; harorat holatini taxminiy tushunish uchun asosiy hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun havo harorati, majburiy bo'lmagan havo oqimi mavjud oqim, fan havo oqimi va boshqa omillardan foydalaning.
Keyingi qadam butun mahsulot va uning qadoqlanishini yanada murakkab modellashtirishni amalga oshirish uchun har bir issiqlik manbai, shaxsiy kompyuter platasi, qobiq yuzasi va boshqa omillarning modeli va joylashuvidan foydalanishdir.
Nihoyat, modellashtirish ikkita muammoni hal qilishi kerak:
Tepalik va o'rtacha dissipatsiya muammosi. Misol uchun, 1 Vt uzluksiz issiqlik tarqalishiga ega bo'lgan barqaror holat komponenti va 10 Vt issiqlik tarqalishiga ega, lekin 10% intervalgacha ish aylanishiga ega bo'lgan qurilma turli termal effektlarga ega.
Ya'ni, o'rtacha issiqlik tarqalishi bir xil bo'ladi va tegishli issiqlik massasi va issiqlik oqimi turli xil issiqlik taqsimotlarini hosil qiladi. Ko'pgina CFD ilovalari statik va dinamik tahlilni birlashtirishi mumkin.
Komponentning yuzasi va miniatyura modeli o'rtasidagi jismoniy aloqaning nomukammalligi, masalan, IC paketining yuqori qismi va issiqlik qabul qiluvchi o'rtasidagi jismoniy aloqa.
Agar ulanish kichik masofaga ega bo'lsa, bu yo'lning issiqlik qarshiligi kuchayadi va yo'lning issiqlik o'tkazuvchanligini oshirish uchun aloqa joyini issiqlik yostig'i bilan to'ldirish kerak.
Issiqlik boshqaruvi quvvat manbai va ichki muhitdagi komponentlarning haroratini pasaytirishi mumkin, bu mahsulotning ishlash muddatini uzaytirishi va ishonchliligini oshirishi mumkin.
Ammo issiqlik boshqaruvi integratsiyalashgan tushunchadir, agar mayda-chuydalarga bo'lingan bo'lsa, bu juda katta mavzu.
Bu o'lcham, quvvat, samaradorlik, og'irlik, ishonchlilik va narxning o'zaro bog'liqligini o'z ichiga oladi. Loyihaning ustuvorligi va cheklovlari baholanishi kerak.
