Kokioje elektronikoje yra šilumnešiai?
Feb 25, 2023|
Šilumos išsklaidymas iš elektronikos komponentų yra viena iš pagrindinių problemų, su kuria susiduria įvairios plataus vartojimo ir pramonės įrangos projektuotojai ir montuotojai. Nesvarbu, ar problema susijusi su galios keitikliais, kurių yra beveik kiekviename įrenginyje, ar su procesoriais, mikrovaldikliais ir kt., radiatorių, paprasčiausio, bet esminio elemento, atsakingo už elektroninių komponentų šiluminį reguliavimą, kūrimas priklauso nuo technologijų plėtros. Dažniausiai jis veikia kaip šilumokaitis, padidina spinduliuojamo paviršiaus plotą ir taip efektyviau išsklaido šilumą į aplinką.
Šilumos kriauklės yra pagamintos iš įvairių medžiagų, tačiau dažniausiai naudojami geri šilumos laidininkai, tokie kaip varis arba aliuminis, kurių pranašumas yra ir tai, kad jie yra lengvi, todėl labai neprideda prie galutinio produkto svorio. Tai ypač pasakytina apie mobiliąsias programas. Jis taip pat gali būti lengvai apdirbamas. Tai reiškia, kad nestandartinių pritaikymų atveju galime įsigyti bendrą radiatorių ir lengvai pritaikyti jo dydį, kad atitiktų konkretaus projekto poreikius. Tačiau daugeliu atvejų toks mašininis (ar net rankinis) apdirbimas apsiriboja skylių bakstelėjimu tinkamu sriegiu, kad būtų galima sumontuoti / pritvirtinti radiatorių.
Kas yra elektroninių aušintuvų šilumos išsklaidymas?
Pagrindinis iššūkis kuriant elektroniką yra šilumos valdymas. Susidariusi šiluma kaupiasi korpuso viduje ir gali sugadinti elektroninius komponentus. Šis perkaitimas ne tik sumažina gyvenimo trukmę, bet ir gali sukelti gaminio gedimą. Tai tinka mažiems delniniams kompiuteriams, valdikliams ar sunkesnėms lauko įrangai. Tokių komponentų šiluminis elgesys visada reikalauja ypatingo dizainerio dėmesio ir negali būti ignoruojamas.
Kaip sukurti elektroninius radiatorius?
Įprasti dizaino elementai, skirti pagerinti elektronikos šilumos perdavimo galimybes laidumu, yra šie:
Šiluminės sąsajos medžiaga (TIM)
Šios medžiagos naudojamos kaip užpildai tarpe tarp šilumos šaltinio ir šilumos kriauklės. Paprastai jie pasižymi dideliu šilumos laidumu, padedančiu efektyviai valdyti šilumos perdavimą visoje sistemoje.
Šilumos kriauklė
Aušintuvas yra metalinė dalis, besiliečianti su šilumos šaltiniu, kuri pirmiausia pašalina šilumą laidumo, kartais konvekcijos arba spinduliavimo būdu. Aliuminis arba varis paprastai naudojamas kaip šilumos šalinimo medžiaga, nes šių metalų šilumos laidumas yra didelis ir yra tiesiogiai proporcingas šilumos išsklaidymo efektyvumui. Kadangi šilumos perdavimas vyksta per paviršių, šilumos kriauklės yra specialiai sukurtos įvairių formų, kad būtų užtikrintas didelis paviršiaus plotas.
Šilumos vamzdis
Šilumos vamzdžiai yra sandarūs variniai arba aliuminio vamzdžiai arba vamzdeliai, kuriuose yra skysčio. Skystis sugeria šilumą nuo karšto paviršiaus, užverda ir pereina į garų būseną.
Termoelektrinis modulis
Termoelektriniai moduliai yra įrenginiai, kurie naudoja Peltier efektą komponentams šildyti arba vėsinti, priklausomai nuo elektros srovės tiekimo į įrenginį. Jie visada naudojami su radiatoriumi, kitaip prietaisas gali perkaisti ir sugesti.
Terminis tepalas arba klijai
Termiškai laidūs klijai arba tepalai yra dar viena unikali šilumos perdavimo technologija. Vienas iš pagrindinių privalumų yra tai, kad jie sujungia komponentus, kurių negalima sujungti mechaniškai.
Akivaizdu, kad dizaineriai turi daug galimybių. Tačiau nustatyti tinkamą komponentų derinį, kad būtų užtikrintas patikimas ir efektyvus aušinimas, išlaikant kuo kompaktiškesnį gaminį, nėra lengva. Čia modeliavimas gali suteikti vertingų įžvalgų.
Šiluminis modeliavimas
Vienas iš geriausių metodų, kurį dizaineris gali naudoti siekdamas išspręsti šią problemą, yra atlikti elektronikos korpuso šiluminį modeliavimą prieš gaminant tikrąjį gaminį. Tokie modeliavimai gali padėti rasti atsakymus į daugelį pagrindinių klausimų: kiek efektyvi yra aušinimo sistema? Kokius galimus dizaino pakeitimus reikia įgyvendinti? Kaip pasirinkta medžiaga veikia šilumos perdavimo elgseną? Yra daug daugiau, priklausomai nuo jūsų produkto pobūdžio.
Poreikis kurti saugesnius ir kompaktiškesnius elektroninius prietaisus yra iššūkis inžinieriams visame pasaulyje, siekiant sukurti išskirtinį dizainą. Tradiciniame projektavimo procese vienintelis būdas užtikrinti naujo elektroninio gaminio patvarumą yra atlikti daugybę projektavimo iteracijų, kol bus įvykdyti visi kriterijai. Tai reiškia daug fizinių prototipų ir daug laiko reikalaujantį bei brangų fizinio testavimo procesą.
Be projektavimo iteracijų skaičiaus, taip pat svarbus etapas, kuriame reikia įgyvendinti projekto pakeitimą; kuo anksčiau procesas vyksta, tuo ekonomiškiau įgyvendinti projekto pakeitimą. Vėliau šiame etape galimų dizaino pakeitimų apimtis smarkiai susiaurėja ir galimi tik nedideli laipsniški dizaino pakeitimai.