มีวิธีใดบ้างในการระบายความร้อนให้กับแหล่งจ่ายไฟได้ดี

เมื่อวิศวกรไฟฟ้าพูดถึงคำว่า"การจัดการพลังงาน" คนส่วนใหญ่นึกถึงหลอด MOS คอนเวอร์เตอร์ หม้อแปลง ฯลฯ

อันที่จริง การจัดการพลังงานเป็นมากกว่านั้น

แหล่งจ่ายไฟจะสร้างความร้อนเมื่อทำงาน และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานเปลี่ยนไป ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบในที่สุด นอกจากนี้ ความร้อนจะทำให้อายุการใช้งานของส่วนประกอบสั้นลงและส่งผลต่อความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ดังนั้นการจัดการพลังงานจึงเกี่ยวข้องกับการจัดการความร้อนด้วย เกี่ยวกับการจัดการระบายความร้อน มีสองมุมมองที่ต้องเข้าใจ:

& quot;ไมโคร" ปัญหา

ส่วนประกอบชิ้นเดียวร้อนเกินไปเนื่องจากการสร้างความร้อนมากเกินไป แต่อุณหภูมิของส่วนอื่นๆ ของระบบและตัวเครื่องอยู่ภายในขีดจำกัด

& quot;มาโคร" ปัญหา อุณหภูมิของทั้งระบบสูงเกินไปเนื่องจากความร้อนสะสมจากแหล่งความร้อนหลายแห่ง

วิศวกรจำเป็นต้องกำหนดจำนวนปัญหาการจัดการระบายความร้อนที่เป็นจุลภาคและมาโคร และระดับของความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง

ความเข้าใจง่ายๆ คือ แม้ว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของส่วนประกอบที่สร้างความร้อนจะเกินขีดจำกัดที่อนุญาตและทำให้ทั้งระบบร้อนขึ้น ก็ไม่ได้หมายความว่าทั้งระบบจะร้อนเกินไป แต่ความร้อนส่วนเกินที่เกิดจากส่วนประกอบจะต้อง จะกระจาย

แล้วความร้อนจะไปไหน?

กระจายไปยังที่ที่เย็นกว่า โดยอาจเป็นส่วนที่อยู่ติดกันของระบบและแชสซี หรืออาจอยู่นอกแชสซีก็ได้ (จะทำได้เมื่ออุณหภูมิภายนอกต่ำกว่าอุณหภูมิภายในเท่านั้น)

การสร้างแบบจำลองและการจำลองแบบครอบคลุม ระบบพาสซีฟแยกกันมีขนาดใหญ่กว่า แต่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมากกว่า และพัดลมสามารถมีบทบาทในสถานการณ์ที่ไม่สามารถใช้การระบายความร้อนแบบพาสซีฟเพียงอย่างเดียวได้

ระบบใดที่จะเลือกระบายความร้อนมักจะตัดสินใจได้ยาก

ในเวลานี้ จำเป็นต้องกำหนดว่าต้องการอากาศเย็นมากแค่ไหนและจะระบายความร้อนได้อย่างไรผ่านการสร้างแบบจำลองและการจำลอง ซึ่งจำเป็นสำหรับกลยุทธ์การจัดการระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ

สำหรับรุ่นย่อส่วน แหล่งความร้อนและเส้นทางการไหลของความร้อนนั้นมีลักษณะความต้านทานความร้อน และความต้านทานความร้อนนั้นพิจารณาจากวัสดุ คุณภาพ และขนาดที่ใช้

การสร้างแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าความร้อนไหลออกจากแหล่งความร้อนอย่างไร และเป็นขั้นตอนแรกในการประเมินส่วนประกอบที่ก่อให้เกิดอุบัติเหตุจากความร้อนอันเนื่องมาจากการกระจายความร้อนของตัวเอง

ตัวอย่างเช่น ซัพพลายเออร์อุปกรณ์ เช่น ไอซีที่มีการกระจายความร้อนสูง MOSFET และ IGBT มักจะจัดเตรียมแบบจำลองการระบายความร้อนที่สามารถให้รายละเอียดของเส้นทางการระบายความร้อนจากแหล่งความร้อนไปยังพื้นผิวของอุปกรณ์

เมื่อทราบภาระความร้อนของแต่ละส่วนประกอบแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างแบบจำลองในระดับมหภาค ซึ่งทั้งง่ายและซับซ้อน: ปรับขนาดของการไหลของอากาศผ่านแหล่งความร้อนต่างๆ เพื่อให้อุณหภูมิต่ำกว่าขีดจำกัดที่อนุญาต ใช้อุณหภูมิของอากาศ การไหลของอากาศที่ไม่ได้บังคับ การไหลของอากาศของพัดลม และปัจจัยอื่นๆ เพื่อทำการคำนวณพื้นฐานเพื่อทำความเข้าใจสถานการณ์อุณหภูมิอย่างคร่าวๆ

ขั้นตอนต่อไปคือการใช้แบบจำลองและตำแหน่งของแหล่งความร้อน บอร์ด PC พื้นผิวเปลือก และปัจจัยอื่นๆ เพื่อสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้นของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดและบรรจุภัณฑ์

ในที่สุด การสร้างแบบจำลองต้องแก้ปัญหาสองประการ: ปัญหาการกระจายสูงสุดและค่าเฉลี่ย ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบในสภาวะคงตัวที่มีการกระจายความร้อนอย่างต่อเนื่องที่ 1W และอุปกรณ์ที่มีการกระจายความร้อน 10W แต่ด้วยรอบการทำงานที่ไม่ต่อเนื่อง 10% จะมีผลกระทบด้านความร้อนที่แตกต่างกัน

กล่าวคือ การกระจายความร้อนโดยเฉลี่ยจะเท่ากัน และมวลความร้อนที่เกี่ยวข้องและการไหลของความร้อนจะสร้างการกระจายความร้อนที่แตกต่างกัน แอปพลิเคชัน CFD ส่วนใหญ่สามารถรวมการวิเคราะห์แบบคงที่และแบบไดนามิกได้

ความไม่สมบูรณ์ของการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างพื้นผิวของส่วนประกอบและแบบจำลองย่อส่วน เช่น การเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างส่วนบนของแพ็คเกจ IC และแผงระบายความร้อน

หากการเชื่อมต่อมีระยะทางน้อย ความต้านทานความร้อนของเส้นทางนี้จะเพิ่มขึ้น และจำเป็นต้องเติมพื้นผิวสัมผัสด้วยแผ่นความร้อนเพื่อเพิ่มการนำความร้อนของเส้นทาง

การจัดการระบายความร้อนสามารถลดอุณหภูมิของส่วนประกอบในแหล่งจ่ายไฟและสภาพแวดล้อมภายใน ซึ่งสามารถยืดอายุผลิตภัณฑ์และปรับปรุงความน่าเชื่อถือ

แต่การจัดการระบายความร้อนเป็นแนวคิดแบบบูรณาการ หากแยกย่อยเป็นประเด็นย่อย ถือเป็นเรื่องใหญ่

มันเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนขนาด กำลัง ประสิทธิภาพ น้ำหนัก ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนต้องประเมินลำดับความสำคัญและข้อจำกัดของโครงการ