Jak snížit tepelný odpor elektrického zařízení
Jak se zařízení stává výkonnějším a kompaktnějším, inženýři v různých průmyslových odvětvích neustále vyvíjejí úsilí v oblasti tepelného managementu elektronických produktů. Ačkoli existuje mnoho kreativních řešení, která mohou odebírat tepelnou energii prostřednictvím vysokoteplotních tepelných vodivých zařízení, jako jsou ventilátory, kapalinové chladiče a teplovodivé trubice, samotné zařízení také udělalo velký pokrok, aby zásadně optimalizovalo tepelný výkon.
Pracovní teplota:
Při navrhování koncových produktů, jako jsou zařízení IOT, lékařské nástroje nebo průmyslová senzorová zařízení, bere téměř každé zařízení jako parametr maximální okolní provozní teplotu. Maximální okolní teplota je nastavena výrobcem zařízení tak, aby výkon zařízení dosáhl přijatelné úrovně a nedošlo k poškození fyzikálních vlastností. Například některé spínací tranzistory vydrží velmi vysoké výkonové zatížení, ale jejich vnitřní polovodičové spoje se roztaví, pokud jsou vystaveny příliš vysoké okolní teplotě. Kromě toho teplota přímo ovlivní vodivost materiálu. Pokud je překročena maximální provozní teplota, může se změnit výkon zařízení.
Odeberte teplo ze zdroje:
U zařízení s pevnou vnitřní spotřebou energie a prahovými hodnotami okolní teploty, jako u většiny zařízení pro přeměnu energie a integrovaných obvodů, závisí povrchová teplota krytu na vnitřním tepelném odporu a účinnosti přenosu tepla. Vnitřní tepelný odpor popisuje účinnost přenosu tepla ze zdroje tepla na povrch zařízení. Když však většina lidí pomyslí na tepelné hospodářství, vybaví se jim účinnost přenosu tepla ze zařízení do okolí, přenos tepla konvekčním, vodivým nebo sálavým. Tyto metody jsou obvykle pasivní výměníky tepla, ventilátory, kapalinové chladicí systémy, tepelné trubky a chladiče.
Nejlepší způsob, jak udržet dobrou teplotu pláště, je přímo měnit vnitřní tepelný odpor zařízení a účinnost odvodu tepla do okolního prostředí. Dokonalé zařízení pro řízení teploty má nulový tepelný odpor a nekonečný odvod tepla. Protože jsou však zařízení vyrobena z reálných materiálů, každý materiál má své vlastní jedinečné charakteristiky tepelného odporu a žádný systém nedokáže dokonale přenášet teplo, musí se návrháři systému snažit optimalizovat tepelný výkon každého klíčového zařízení již od rané fáze návrhu.
Pevná proměnná:
Jak víme, různé parametry aplikace jsou obvykle pevně dané, takže je potřeba návrh vyvinout tak, aby tyto požadavky splnil. V některých případech závisí účinnost zařízení, okolní teplota a mechanismus přenosu tepla systému na konečné aplikaci. V mnoha případech, pokud má zařízení dosáhnout přijatelných provozních podmínek a nízké teploty pouzdra, je jedinou cestou zlepšení vnitřního tepelného návrhu a výběr zařízení s nízkým vnitřním tepelným odporem.
