Kylteknik som kan förbättra värmeavledning och dess funktionsprincip
Låt oss nu gå in på det ultimata problemet som alla bryr sig om: värmeavledning.
värmefena
Kylflänsen är en passiv värmeöverföringsanordning. När värme överförs från IC-paketet till den omgivande miljön är dess termiska motstånd mycket mindre än det parallella termiska motståndet från paketet till miljön som orsakas av termisk konvektion och termisk strålning.
Figur 1 visar den termiska resistansmodellen för N-fin kylflänsen (N är antalet Fin), där det termiska gränssnittsmaterialet (TIM) är anslutet till toppen av förpackningen. Vi behöver TIM för att förbättra kontakten mellan förpackningen och kylflänsen, så kylflänsens effektiva termiska motstånd måste inkludera TIM:s termiska motstånd.
Kylflänsens ekvivalenta motstånd är ungefär lika med motståndet hos TIM plus motståndet i botten av kylflänsen, och motståndet hos kylflänsen dividerat med siffran N. Eftersom kylflänsens yta kan vara större än förpackningens övre ytarea, kan dess värmekonvektion och värmestrålningsmotstånd vara mindre än värmekonvektions- och värmestrålningsmotståndet hos förpackningens övre yta. Dessutom, om motståndet divideras med antalet kylflänsar, kan en förbättring med N gånger uppnås. Men för ett givet kylflänssubstratområde, när ökningen av Fin är högre än en viss mängd, kommer det så småningom att orsaka att värmemotståndet för varje Fin ökar: detta beror på att kylflänsarna börjar närma sig varandra och minskar den effektiva värmeöverföringskoefficient. . Och eftersom dessa termiska motstånd direkt ökar kylflänsens effektiva termiska motstånd, är det mycket viktigt att välja material med hög värmeledningsförmåga för kylflänsen och TIM för att förbättra kylflänsens totala prestanda.
kylfläns
En annan teknik för att kyla elektroniska system är att använda termiska vias och kylflänsar för att sprida mer värme från IC till baksidan av PCB. Värmeavledningshålen placerade under IC kan avsevärt minska kretskortets termiska motstånd och hjälpa till att leda värme till värmeavledningsplattan placerad på botten av kretskortet. Radiatorn är gjord av material med hög värmeledningsförmåga (som grafit) och har en större yta för att förbättra värmeavledning.
fläkt
När passiva kylflänsar eller radiatorer inte räcker för att eliminera värme, kan konsumentelektroniksystem som stationära datorer, bärbara datorer, projektorer etc. också använda elektroniska fläktar för att avleda värme. Fläktar använder elektriska motorer och kräver elektricitet för att aktivt flytta luftflödet runt systemet för att ta bort värme. Detta kan orsaka ljudbrus, så brus och tillförlitlighetsproblem måste övervägas när du väljer en fläkt. Många fläktar idag kan använda pulsbreddsmodulationssignaler (PWM) för att styra hastigheten, så att du kan designa ett termiskt ledningssystem för att dynamiskt justera fläkthastigheten baserat på systemtemperaturen.
Värmeledning
Värmeröret är en värmeöverföringsanordning som använder principerna för värmeledning och fasförändring för att överföra värme mellan fasta komponenter. Fasförändringen av radiatorröret avser vanligtvis den process där vätskan når kokpunkten vid förångningsänden och förångas och sprids in i röret som en gas. Efter att den når den kalla änden kondenserar den och avger värme, och sedan strömmar vätskan tillbaka till förångningsänden genom kapillärverkan. I rörelsen för att överföra värme från förångningsänden till kondenseringsänden, kommer denna process att upprepas kontinuerligt. Värmerör används också flitigt i konsumentelektroniksystem, såsom datorer, surfplattor och smartphones.
Dynamisk strypning
Slutligen, som elektriska ingenjörer, kan vi verkligen använda olika effektstrypningstekniker för att kontrollera systemets strömförbrukning, men detta minskar vanligtvis systemets prestanda. Vårt mål är att göra det möjligt för kunder att få den bästa användarupplevelsen samtidigt som vi väger prestanda så mycket som möjligt. Många elektroniska system använder nu termiska sensorer i hela PCB, vilket gör att den inbyggda processorn kan övervaka temperaturen i systemet och fatta dynamiska strypningsbeslut när temperaturen stiger. Som elingenjörer förstår vi naturligtvis systemets olika effektkurvor. Vi kan uppnå våra förväntningar genom att slå på fläkten, minska funktionerna, inaktivera olika delar av systemet eller begränsa klockhastigheten när systemtemperaturen når olika temperaturtrösklar.
