Tepelné provedení napájecího zdroje SBC
Jednodeskový počítač (SBC) představuje snadné integrované řešení mnoha problémů s řízením. Popularita této myšlenky vedla k nárůstu počtu produktů SBC na trhu, které pokrývají širokou škálu požadavků na výkon a náklady, od relativně jednoduchých řešení na bázi mikrokontrolérů až po složité, ale kompaktní vysoce výkonné procesory a programovatelné hybridní brány. pole. Obecně platí, že potřeba zabalit velké množství výpočetního výkonu do malého prostoru představuje problémy při návrhu pláště a obalu a má řetězový efekt na subsystém napájení.
Teplo má přímý dopad na výkon elektronických systémů. Elektronické obvody, zejména ty, které se používají pro přeměnu a přenos energie, obvykle fungují efektivněji při nižších teplotách a naopak mají tendenci odvádět méně energie ve formě odpadního tepla. S rostoucím výkonem celého systému se výrazně zvyšuje zisk účinnosti, kterého lze dosáhnout efektivním chlazením.
Chladnější provoz bude mít také řetězovou reakci na spolehlivost. Pokud je systém provozován při nižší teplotě, sníží se pravděpodobnost jejich selhání v daném čase. Vzhledem k těmto faktorům je důležité zvážit všechny možnosti při pohledu na možnosti návrhu napájecího zdroje, jako je chlazení a křivky zatížení versus účinnost. Pro elektronické jednotky, jako je napájení, existují tři hlavní způsoby odvodu tepla: záření, konvekce a vedení. Pro elektronické systémy používané ve většině prostředí jsou nejdůležitější konvekce a vedení.
Prostřednictvím konvekce, kdy se energie přenáší z pevných složek systému na molekuly vzduchu, dojde k přenosu tepla z napájecího zdroje. Míra tepelných ztrát je úměrná rychlosti vzduchu proudícího systémem. Chlazení nuceným vzduchem tedy poskytne větší stupeň chlazení než přirozený pohyb generovaný tepelnou sestavou přenášející energii molekulám vzduchu.
Vedení přes substrát PCB nebo šasi systému poskytuje další způsob, jak odvádět teplo z napájecího zdroje, i když je tradičně považováno za méně důležité než konvekce. Kromě toho je v systému založeném na SBC také důležité, že teplo napájecího zdroje nemůže být přeneseno do procesorového komplexu, protože to zvýší možnost, že se zařízení přepne do tepelného vypnutí, aby se ochránilo při vysokém zatížení.
Obecně platí, že vysoký obsah mědi v desce plošných spojů a kovu v pouzdře pomáhají zajistit dobrou cestu pro odvod tepla z napájecího zdroje vedením. Radiátory instalované mimo kryt pomohou přenášet teplo ze systému do míst, kde se může ztratit konvekcí. Případnou mezeru mezi chlazeným zařízením se doporučuje vyplnit tepelně vodivým lepidlem a maximalizovat přenos tepla ze zařízení do radiátoru. Šrouby nebo svorky zvyšují kontaktní tlak, což také zlepšuje přenos tepla do chladiče.
Směr napájení v systému také ovlivní výkon chlazení v závislosti na uspořádání vnitřních komponent. Jak má horký vzduch tendenci stoupat, napájecí zdroj instalovaný pod SBC má tendenci přenášet teplo do komponent v procesorovém komplexu. Pokud je deska instalována svisle a zdroj je na straně, vliv horkého vzduchu bude menší. Součásti citlivé na teplo však mohou být lépe umístěny ve spodní části jednotky.
Pokud jsou chladiče použity uvnitř, žebra největšího chladiče musí být rovnoběžná se směrem proudění vzduchu. Přirozeně bude proudění vzduchu omezeno překážkami, což je třeba vzít v úvahu. Způsob, jakým vzduch opouští systém, pomůže určit účinnost proudění vzduchu. Aby se zabránilo hromadění tlaku a snížila se účinnost ventilátoru, měla by být plocha průřezu výstupu vzduchu alespoň o 50 procent větší než plocha průřezu vstupu.
S přihlédnutím k těmto faktorům a při zohlednění tepelných parametrů navržených kolem celého systému mohou konstruktéři nejen plně využít dostupnost vysoce výkonných SBC, ale také plně využít běžné měniče energie.
