Katrs elektriskā un elektroniskā sastāvdaļa ķēdē rada zināmu daudzumu siltuma, kamēr ķēde tiek izpildīta, nodrošinot barošanu. Parasti lieljaudas pusvadošās ierīces, piemēram, jaudas tranzistori un opto elektronika, piemēram, gaismas diodes , lāzeri rada siltumu ievērojamā daudzumā, un šie komponenti nav pietiekami, lai izkliedētu siltumu, jo to izkliedes iespējas ir ievērojami zemas.
Tāpēc komponentu uzkarsēšana izraisa priekšlaicīgu kļūmi un var izraisīt visas ķēdes vai sistēmas darbības traucējumus. Tātad, lai iekarotu šos negatīvos aspektus, dzesēšanas nolūkos ir jānodrošina siltuma izlietnes.
Kas ir siltuma izlietne?
Siltuma izlietne
Siltuma izlietne ir elektroniska sastāvdaļa vai tā ierīce elektroniskā shēma kas izkliedē siltumu no citām ķēdes sastāvdaļām (galvenokārt no strāvas tranzistoriem) apkārtējā vidē un atdzesē tos, lai uzlabotu to veiktspēju, uzticamību, kā arī novērš priekšlaicīgu komponentu bojājumus. Dzesēšanas nolūkā tajā ir ventilators vai dzesēšanas ierīce.
Siltuma izlietnes princips
Furjē siltuma vadīšanas likums nosaka, ka, ja temperatūras gradients atrodas ķermenī, siltums no augstas temperatūras reģiona pāriet uz pieļaujamās temperatūras reģionu. Un to var panākt trīs dažādos veidos, piemēram, konvencijā, starojumā un vadīšana.
Siltuma izlietnes princips
Ikreiz, kad divi objekti ar atšķirīgu temperatūru nonāk saskarē, notiek vadīšana, izraisot strauji kustīgas augsta siltuma objekta molekulas saduroties ar vēsāku objektu lēnām kustīgajām molekulām un tādējādi nododot siltuma enerģiju vēsākam objektam , un to sauc par siltuma vadītspēju.
Līdzīgi, siltuma izlietne pārnes siltumu vai siltumenerģiju no augstas temperatūras komponenta uz zemas temperatūras barotni, piemēram, gaisu, ūdeni, eļļu utt. Parasti gaisu izmanto kā zemas temperatūras barotni, un, ja ūdeni izmanto kā barotni, tad to sauc par aukstu plāksni.
Siltuma izlietnes veidi
Siltuma izlietnes tiek klasificētas dažādās kategorijās, pamatojoties uz dažādiem kritērijiem. Apsvērsim galvenos veidus, proti, aktīvās siltuma izlietnes un pasīvās siltuma izlietnes.
Siltuma izlietnes veidi
Aktīvās siltuma izlietnes
Tie parasti ir ventilatora tipa un izmanto enerģiju dzesēšanai. Tos var saukt arī par siltuma izlietni vai ventilatoriem. Ventilatori tiek klasificēti kā lodīšu gultņu un uzmavu gultņu tipi. Priekšroka dodama lodīšu gultņu motora ventilatoriem, jo to darbības ilgums ir garāks, un tie ir lētāki, ja nepieciešams ilgstošs izmantojums. Šāda veida siltuma izlietnes veiktspēja ir lieliska, bet ne ilgtermiņa lietošanai, jo tās sastāv no kustīgām daļām un ir arī nedaudz dārgi.
Pasīvās siltuma izlietnes
Tiem nav mehānisku sastāvdaļu, un tie ir izgatavoti no alumīnija radiatoriem. Tie izkliedē siltuma enerģiju vai siltumu, izmantojot konvekcijas procesu. Tie ir visuzticamākie nekā aktīvās siltuma izlietnes, un, lai pasīvo siltuma izlietņu darbība būtu efektīva, ieteicams uzturēt nepārtrauktu gaisa plūsmu pāri to spurām.
Alumīnija siltuma izlietne
Siltuma izlietnes parasti ir izgatavotas no metāliem, un alumīnijs ir visizplatītākais metāls, ko izmanto siltuma izlietnē. Mēs zinām, ka katra metāla siltuma vadītspēja ir atšķirīga. Metāla siltuma vadītspēja ir proporcionāla siltuma pārnesei siltuma izlietnē. . Tādējādi, ja palielinās metāla siltuma vadītspēja, tad
Palielināsies arī siltuma izlietnes siltuma pārneses jauda.
Alumīnija siltuma izlietne
Alumīnija siltuma vadītspēja ir 235 W / mK, tas ir lētākais un vieglākais metāls. Alumīnija siltuma izlietnes sauc arī par ekstrudētām siltuma izlietnēm, jo tās var izgatavot, izmantojot ekstrūziju.
Zīmogotās siltuma izlietnes
Tie ir izgatavoti no metāliem, kas ir apzīmogoti, veidojot noteiktu formu. Šis zīmogs rada siltuma izlietnes ikreiz, kad caur štancēšanas mašīnu tiek pārvietots metāls. Tie ir lētāki, salīdzinot ar presētām siltuma izlietnēm.
Tos izmanto mazjaudas lietojumprogrammām, un tāpēc to veiktspēja ir zema.
Siltuma izlietņu apstrāde
Tie tiek ražoti apstrādes procesā, bieži tiek izmantots grupveida zāģis materiāla bloka noņemšanai, lai izveidotu starpspuras ar precīzu atstarpi. Tie ir dārgi, jo daudz metāla var izšķērdēt ražošanas procesā.
Līmētas-Fin siltuma izlietnes
Tos bieži izmanto fiziski lielos lietojumos, kuriem nepieciešama saprātīga veiktspēja, piemēram, elektriskā metināšana un DC-DC ķieģeļu lietojumi . Tos izgatavo, savienojot atsevišķas metāla spuras ar siltuma izlietnes pamatni. To var izdarīt ar divām metodēm, proti, siltuma epoksīdu, kas ir ekonomisks, un otru - ar cieto cietlodēšanu, kas ir dārgs.
Salocītas spoles siltuma izlietnes
Šīm salocītajām siltuma izlietnēm ir liels virsmas laukums, un tām ir salocīts siltuma izlietnes materiāls, un tāpēc tām ir ļoti augsta veiktspēja un ļoti augsts siltuma plūsmas blīvums. Šajās izlietnēs gaiss tiek virzīts tieši ieplūst siltuma izlietnēs caur kaut kādu kanālu. Tas padara visu dārgu, jo izlietnes ražošanas un cauruļvadu izmaksas ir iekļautas kopējās izlietnes izmaksās.
Skived siltuma izlietnes
Šo izlietņu ražošanai tiek izmantots slīdēšanas process, kas ietver ļoti smalku metālu bloku, galvenokārt vara, izgatavošanu. Tādējādi tos sauc par siltuma izlietnēm. Tās ir vidējas vai augstas veiktspējas siltuma izlietnes.
Viltotas siltuma izlietnes
Metāli, piemēram, varš un alumīnijs, tiek izmantoti, lai izveidotu siltuma izlietnes, izmantojot spiedes spēkus. Šis process tiek saukts par kalšanas procesu. Tādējādi tie tiek nosaukti par viltotām siltuma izlietnēm.
Viena spārna montāžas siltuma izlietnes
Tie ir viegli un tos var uzstādīt šaurās vietās. Viņiem ir arī zemas vai augstas veiktspējas iespējas, un tos var izmantot daudzām lietojumprogrammām. Bet galvenais trūkums ir tas, ka tie ir mazliet dārgi.
Pielāgotas siltuma izlietnes
Šūšana ir aukstā darba kalšanas process, bet dažreiz to var veikt pat kā karstu darba procesu, kurā priekšmeta izmēri tiek pārveidoti par presi. Tie ir lēti, vidēji efektīvi un gaisa plūsmas pārvaldībā ir ierobežoti.
Siltuma izlietņu nozīme elektroniskajās ķēdēs
- Siltuma izlietne ir pasīvs siltummainis, un tas ir veidots tā, lai tam būtu liela virsmas saskare ar apkārtējo (dzesēšanas) vidi, piemēram, gaisu. Komponentiem vai elektroniskām detaļām vai ierīcēm, kuru temperatūras mērīšanai nepietiek, dzesēšanai nepieciešamas siltuma izlietnes. Siltums, ko rada katrs elements vai elektroniskās shēmas sastāvdaļa jāizkliedē, lai uzlabotu tā uzticamību un novērstu priekšlaicīgu komponenta bojājumu.
- Tas uztur termisko stabilitāti robežās attiecībā uz katru elektrisko un jebkuras shēmas elektroniskais komponents vai jebkuras sistēmas elektronikas daļas. Siltuma izlietnes veiktspēja ir atkarīga no tādiem faktoriem kā materiāla izvēle, izvirzījuma konstrukcija, virsmas apstrāde un gaisa ātrums.
- Datora centrālās procesori un grafiskie procesori tiek atdzesēti, izmantojot arī siltuma izlietnes. Siltuma izlietnes sauc arī par siltuma izkliedētājiem, kurus bieži izmanto kā vāku datora atmiņā, lai izkliedētu tā siltumu.
- Ja elektroniskajām ķēdēm nav paredzētas siltuma izlietnes, būs iespējami tādu komponentu kā tranzistori, sprieguma regulatori, IC, gaismas diodes un strāvas tranzistori kļūmes. Pat kamēr elektroniskās ķēdes lodēšana , ieteicams izmantot siltuma izlietni, lai izvairītos no elementu pārkaršanas.
- Siltuma izlietnes ne tikai nodrošina siltuma izkliedi, bet arī tiek izmantotas siltumenerģijas pārvaldībai, veicot siltuma izkliedēšanu, kad siltuma ir vairāk. Zemas temperatūras gadījumā siltuma izlietnes ir paredzētas siltuma nodrošināšanai, atbrīvojot siltuma enerģiju ķēdes pareizai darbībai.
Siltuma izlietnes izvēle
Siltuma izlietnes izvēlei jāņem vērā šādi matemātiskie aprēķini:
Apsveriet
J: Siltuma izkliedes ātrums vatos
T_j: ierīces maksimālā savienojuma temperatūra 0C
T_c: ierīces temperatūra korpusā 0C
T_a: Apkārtējā gaisa temperatūra 0C temperatūrā
T_s: siltuma izlietnes maksimālā temperatūra 0 ° C temperatūrā, kas ir visnotaļ glīta ierīcei
Termisko pretestību var dot
R = ∆T / Q
Elektrisko pretestību dod
R_e = ∆V / I
Termisko pretestību starp ierīces krustojumu un korpusu izsaka
R_jc = (∆T_jc) / Q
Lietu pret grimst pretestību sniedz
R_cs = (∆T_cs) / Q
Nogremdēt apkārtējo pretestību dod
R_sa = (∆T_sa) / Q
Tādējādi savienojumu ar apkārtējo pretestību dod
R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q
Nepieciešamā siltuma izlietnes siltuma pretestība ir
R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs
Iepriekšminētajā vienādojumā T_j, Q un R_jc vērtības nosaka ražotājs, un T_a un R_cs vērtības nosaka lietotājs.
Tādējādi siltuma izlietnes siltuma pretestībai lietošanai jābūt mazākai vai vienādai ar iepriekš aprēķināto R_sa.
Izvēloties siltuma izlietni, jāņem vērā dažādi parametri, piemēram, siltuma izlietnēm atļautais siltuma budžets, gaisa plūsmas stāvoklis (dabiskā plūsma, jaukta mazas plūsmas plūsma, piespiedu konvekcija ar lielu plūsmu).
Siltuma izlietnes tilpumu var noteikt, dalot tilpuma siltuma pretestību ar nepieciešamo siltuma pretestību. Tilpuma siltuma pretestības diapazons ir šāds tabulā, kas parādīts zemāk.
Zemāk redzamais grafiks parāda alumīnija siltuma izlietnes lieluma un siltuma pretestības variācijas kā piemēru siltuma izlietnes izvēlei, pamatojoties uz siltuma pretestību.
Platība pret siltuma izlietnes termisko pretestību
Šajā rakstā īsumā aplūkota siltuma izlietne, dažādi siltuma izlietņu veidi un siltuma izlietnes nozīme elektroniskajās ķēdēs. Vairākinformāciju par siltuma izlietnēm, lūdzu, ievietojiet savus jautājumus līdzkomentējot zemāk.
Foto kredīti:
- Siltuma izlietne līdz ecnmag
- Siltuma izlietnes princips streacom
- Siltuma izlietnes veidi pēc elektronika-dzesēšana
- Alumīnija siltuma izlietne specialchem4polymers
- Platība pret siltuma izlietnes termisko pretestību dizainsworldonline
