Tepelné řešení pro průmyslový spínač
Všichni víme, že pokud elektronické produkty mají špatný odvod tepla, účinnost provozu čipu se výrazně sníží. Pokud překročí povolenou provozní teplotu, dojde k havárii nebo dokonce k vyhoření zařízení. Při návrhu průmyslových spínačů tedy musíme věnovat dostatečnou pozornost návrhu odvodu tepla, zvolit vhodné tepelné řešení a parametry.
Tepelný návrh zařízení průmyslových spínačů zahrnuje především tři typy technologií: neinstalaci chladičů, instalaci chladičů a kapalinové chlazení.
1. Žádná instalace chladiče, obvykle pro chlazení zařízení s nízkým výkonem, a design z následujících tří aspektů pro zlepšení účinnosti odvodu tepla bez instalace radiátoru:
Prvním způsobem je odvod tepla vedením, kdy lze použít materiály s vysokou tepelnou vodivostí k výrobě součástek pro přenos tepla nebo snížit kontaktní tepelný odpor a zkrátit tepelnou cestu co nejvíce.
Druhým typem je odvod tepla konvekcí, který zahrnuje dva způsoby: odvod tepla přirozenou konvekcí a odvod tepla nucenou konvekcí. Odvod tepla přirozeným prouděním by měl věnovat pozornost následujícím bodům: při navrhování desek plošných spojů a součástek je třeba ponechat prostor navíc; Při uspořádání komponentů je třeba věnovat pozornost rozumnému rozložení teplotního pole; Zvětšete kontaktní plochu pomocí konvekčního média
Třetím způsobem je využití charakteristik tepelného záření, kterých lze dosáhnout zvýšením drsnosti povrchu topného prvku, zvýšením rozdílu okolní teploty kolem sálavého prvku nebo zvětšením plochy povrchu sálavého prvku.
Tato konstrukce, která nevyžaduje další chladiče, obecně odvádí teplo čipu do vnějšího pláště produktu, zvětšuje plochu výměny tepla a hraje roli při rychlém ochlazování. Zároveň se také otevírají ventilační otvory na šasi, případně se přidávají systémové ventilátory pro zvýšení výměny tepla mezi vnitřkem a vnějškem šasi.
2. Přidání chladiče vzduchového chlazení:
Přidáním chladiče vzduchového chlazení můžeme zařízení snadno vychladit aktivním chlazením nebo nuceným chlazením vzduchem, ale stále musíme vzít v úvahu níže uvedené body:
1. Výběr chladiče. Principem výběru chladiče je vybrat chladič s co nejmenším objemem a nízkou hmotností za předpokladu zajištění dostatečného odvodu tepla, aby se šetřil vnitřní prostor a snížila celková hmotnost napájecího adaptéru.
2. Instalace chladiče. Při instalaci chladiče je třeba zvolit pokud možno způsob instalace s malým odvodem tepla a tepelným odporem.
3. Minimalizujte tepelný odpor rozhraní. Povrch chladiče musí být rovný a hladký, nanesený silikonovým mazivem nebo tepelně vodivým těsněním, aby se snížil kontaktní tepelný odpor mezi chladičem a výkonovým polovodičem.
3. Konstrukce chladicího ventilátoru:
Ventilátor běžného komerčního spínače vždy pracuje na plné otáčky (SPD), což nejen způsobuje plýtvání energií a zvyšuje celkovou hlučnost, ale také zvyšuje zbytečnou produkci energie a hromadění prachu uvnitř šasi. Důležitější je, že životnost ventilátoru při plné rychlosti je asi 20 000 hodin, což je 2,28 roku (podle údajů poskytnutých SANYOFANDATASHEET). Po 20 000 hodinách se rychlost ventilátoru postupně sníží, což způsobí nestabilitu celého stroje. Vzhledem k nedostatku monitorovacích jednotek je však toto skryté nebezpečí obtížné odhalit. Když se například míra ztráty paketů u průmyslových přepínačů postupně zvyšuje, není snadné zjistit, že je to způsobeno stárnutím ventilátoru, poklesem rychlosti a nahromaděním příliš hustého prachu, který způsobuje teplotu klíče komponenty uvnitř podvozku, aby se zvedly.
V rané fázi návrhu spínače bychom měli plně zvážit provozní prostředí zařízení a nejvyšší provozní teplotu všech elektronických součástek, abychom mohli nastavit pracovní teplotu topného čipu. Při navrhování struktury základní desky a pláště bychom měli také zvážit návrh chladiče, abychom koordinovali tepelný a konstrukční návrh s nejlepším odpovídajícím schématem a splnili různé požadavky na provoz zařízení.
