Bralci, kot ste vi, pomagajo podpirati MUO. Ko opravite nakup prek povezav na našem spletnem mestu, lahko zaslužimo partnersko provizijo.
Pregrevanje je problematično za vaše naprave; zato je odvajanje toplote bistvenega pomena za nadzor temperature elektronskih naprav ali podobnih virov toplote.
Toplotni odvodi se uporabljajo v elektronskih napravah za odvajanje toplotne energije v okolje in hlajenje vaših naprav. Toda kaj točno je hladilno telo in kako deluje?
Kako se proizvaja toplota v elektronskih napravah in sistemih
V moderni dobi smo obkroženi z elektronskimi sistemi in pripomočki. Od mikroprocesorskega čipa do bazne sprejemno-sprejemne postaje (BTS) za mobilne komunikacijske sisteme, elektronski izdelki potrebujejo električno energijo za delovanje.
Medtem ko se nekaj te moči porabi za delovanje naprave, se preostanek odvaja (odvisno od učinkovitosti naprave), večinoma v obliki toplote.
Vendar zaradi miniaturizacije naprav elektronske naprave ne morejo akumulirati toplote in morajo to toplotno energijo odvajati v okolje. V ta namen se pogosto uporabljajo toplotni odvodi.
Kaj je toplotno telo?
Hladilno telo je del vroče elektronske naprave, ki absorbira njeno toploto s prevodnostjo in jo nato s konvekcijo in sevanjem vrže v okolje. Običajna struktura hladilnega telesa je prikazana spodaj:
Elektronske naprave so zasnovane tako, da imajo minimalen vmesnik in toplotno prevodne materiale se uporabljajo za povezavo vira toplote in hladilnega telesa, tako da se toplota ne more kopičiti v notranjosti napravo. Toplotni odvodi so zasnovani tako, da zagotavljajo pot z nizkim toplotnim uporom do naprav za odvajanje toplote.
Mehanizem odvoda toplote
Hladilniki so izdelani iz toplotno prevodnih materialov, najpogosteje iz aluminija (toplotna prevodnost: 237 W/m K). Aluminij je poceni kovina v primerjavi z drugimi toplotno prevodnimi materiali, kot sta srebro in zlato.
Toploto iz sorazmerno majhnega elektronskega ohišja absorbira ravna kovinska plošča s prevodnostjo. Vodenje je pogosto olajšano z uporabo a termalna pasta med zunanjim ohišjem elektronske naprave in hladilnikom. To zagotavlja ustrezen fizični stik z visoko toplotno prevodno pasto.
Toplota iz sorazmerno manjšega elektronskega ohišja naj bi se s prevodnostjo razširila na večjo površino hladilnega telesa.
Vendar pa toplotna energija trpi zaradi širjenja toplotnega upora, ko pride manjša površina vira toplote v fizični stik z večjo površino hladilnega telesa. Zato je pomembno nadzorovati odpornost proti širjenju z izbiro primerne kontaktne debeline osnovne plošče hladilnega telesa.
Hladilnik z minimalnim uporom širjenja zagotavlja, da je toplota skoraj enakomerno porazdeljena na osnovno ploščo in rebra. Tako je površina hladilnega telesa učinkovito izkoriščena. Vendar je izračun odpornosti proti širjenju izven obsega tega članka.
Na drugi strani osnovne plošče hladilnega telesa so uporabljena številna kovinska rebra, ki zagotavljajo večjo površino za toplotno konvekcijo toplote. Rebra niso nameščena preblizu skupaj, saj lahko to ovira sposobnost tekočine, tj. zraka, da v večini primerov prosto teče med rebri za odvajanje toplote.
Naravno vs. Prisilno hlajenje
Enakomerno porazdeljena toplota na dnu hladilnega telesa izkorišča celotno površino, ki jo zagotavljajo rebra, za odvajanje toplote v zunanji zrak z uporabo naravne ali prisilne konvekcije zraka.
Naravna konvekcija je proces, pri katerem okoliški zrak odnaša toplotno energijo iz reber hladilnega telesa z uporabo naravnega toka tekočine, tj. brez pritiska skozi zunanji vir. V tem procesu je pretok ali hitrost molekul tekočine počasen.
Pri metodi prisilne konvekcije za izmenjavo toplote se puhalo ali ventilator uporablja za povečanje hitrosti pretoka tekočine skozi površino na rebrih hladilnega telesa. Bodisi a DC ali PWM ventilator je lahko uporabljen.
Povečan pretok zraka povzroči več toplote, ki se odvede iz hladilnega telesa. Običajno se prisilna konvekcija uporablja v primerih, ko je potrebno odstraniti veliko toplotne moči ali pa je v načrtu zahtevan manjši odvod toplote.
Poleg konvekcije je tudi toplotno sevanje iz hladilnega telesa zelo koristno pri odvajanju toplote iz hladilnega telesa. Običajno so hladilniki obarvani črno, kar poveča njihovo zmogljivost toplotnega sevanja.
Hladilniki poskrbijo, da se vaše naprave ohladijo in delujejo
Hladilnik je bistven pripomoček za zanesljivo delovanje elektronske naprave. Brez njih naši napredni pametni telefoni, zmogljivi računalniki in celo LED luči zaradi pregrevanja ne bodo delovali, kot je predvideno.
