Принцип теплової конструкції імпульсного джерела живлення великої потужності
1. Чому електронні вироби потребують теплового рішення
Мікросхеми електронних продуктів є високоінтегрованими, з дедалі більшими функціональними вимогами та дедалі меншими вимогами до обсягу. Сучасні компоненти стрімко розвиваються в напрямку мініатюризації, високої функціональності та високої ефективності. Високопродуктивні компоненти будуть виділяти багато тепла на високих швидкостях, і це тепло потрібно негайно видалити, щоб переконатися, що компоненти можуть працювати при нормальних робочих температурах. Працюйте з найвищою ефективністю. Тому пов’язана технологія теплопровідності постійно зазнає проблем із розвитком електронної промисловості.
2. Типи тепловідвідних матеріалів:
Золото, срібло, залізо, мідь, алюміній, алюмінієвий сплав, силіконовий лист тощо.
3. Принцип тепловіддачі
Форма розсіювання тепла радіатором А включає в основному випромінювання та конвекцію.
Радіаційна теплопередача: теплова енергія передається у вигляді випромінювання, без будь-якого середовища, вона може передаватися у вакуумному стані, наприклад, теплова енергія сонця передається на землю через Всесвіт.
Конвективний теплообмін: теплова енергія передається через повітря або інші середовища, такі як конвекційні радіатори, для нагрівання повітря. Повітря нагріває все в кімнаті, і рух повітря в основному залежить від руху повітря для поширення теплової енергії.
Радіаційні радіатори в традиційному розумінні означають радіатори, на частку яких припадає відносна частка загального розсіювання тепла. В даний час найбільш типовими випромінювальними радіаторами є чавунні, сталеві колонні радіатори та мідно-алюмінієві композитні радіатори. І так далі, серед них теплова енергія, що передається випромінюванням, становить лише 30 відсотків, а інші 70 відсотків теплової енергії передаються шляхом конвекції. Конвекційний радіатор — це радіатор без радіаційного теплообміну (або дуже малий), наприклад конвекційний радіатор з мідної трубки Фріда. Він нагрівається комфортніше та швидше, ніж радіатор.
Б. Методи розсіювання тепла включають розсіювання тепла випромінюванням, розсіювання тепла кондукцією, розсіювання тепла конвекцією та розсіювання тепла випаровуванням.
Тепло, що виділяється різними тканинами і органами тіла, рівномірно розподіляється по всіх частинах тіла разом із кровообігом. Коли кров тече через кровоносні судини шкіри, 90 відсотків загального тепла розсіюється шкірою, тому шкіра є основною частиною тіла, яка розсіює тепло. Є також невелика частина тепла, яка виділяється з організму через легені, нирки і травний тракт з диханням, сечею і калом.
(1) Шлях розсіювання тепла - переважно фізичний шлях
1. Радіація Радіація означає, що тіло розсіює тепло, випромінюючи інфрачервоні промені. Коли температура шкіри вища за температуру навколишнього середовища, тепло тіла розсіюється випромінюванням. Радіаційне розсіювання тепла залежить від таких факторів, як температура шкіри, температура навколишнього середовища та ефективна площа випромінювання тіла. Загалом радіаційне розсіювання тепла становить 40 відсотків загального розсіювання тепла. Звичайно, якщо температура навколишнього середовища вища за температуру шкіри, тіло буде поглинати променисте тепло. Сталеварі працюють перед печами, як і фермери, що працюють на полях під сонцем спекотним літом.
2. Провідність і конвекція Провідність – це спосіб, у який тіло розсіює тепло шляхом передачі молекулярної кінетичної енергії. Коли тіло людини безпосередньо контактує з предметами, холоднішими за шкіру (такими як одяг, ліжко, стільці тощо), тепло передається від тіла до цих предметів. Клінічно використання крижаних ковпаків, пакетів із льодом та інших методів охолодження пацієнтів із високою температурою використовує цей принцип.
C, теплообмін між радіатором і навколишнім середовищем
Після того, як тепло передається до верхньої частини радіатора, необхідно якнайшвидше розсіяти передане тепло в навколишнє середовище. Для радіатора з повітряним охолодженням він повинен обмінюватися теплом з навколишнім повітрям. У цей час тепло передається між двома різними середовищами, а наступна формула: Q= XAX ΔT, де ΔT — різниця температур між двома середовищами, тобто різниця температур між радіатором і навколишнім повітрям ; і є різницею температур рідини. Теплопровідність, після визначення матеріалу радіатора та складу повітря, є фіксованим значенням; найважливіше A - це площа контакту між радіатором і повітрям. За умови, що інші умови залишаються незмінними, наприклад об’єм радіатора, загалом буде. Проте зміна форми радіатора, збільшення площі контакту з повітрям і збільшення площі теплообміну є ефективним. засоби для підвищення ефективності тепловіддачі. Щоб досягти цього, площа поверхні, як правило, збільшується за допомогою дизайну ребер, доповненого шорсткістю поверхні або різьбами.
Після передачі тепла повітрю температура повітря, що контактує з радіатором, швидко підвищиться. У цей час гаряче повітря має якомога більше забирати тепло з навколишнім холодним повітрям через теплообмін, наприклад конвекцію. Для радіаторів з повітряним охолодженням найважливішим засобом є збільшення швидкості повітряного потоку та використання вентилятора для досягнення примусової конвекції. В основному це пов’язано з конструкцією вентилятора та швидкістю вітру. Ефективність вентилятора радіатора (наприклад, потік, тиск вітру) в основному залежить від діаметра лопаті вентилятора, осьової довжини, швидкості вентилятора та форми лопаті вентилятора. Потік вентилятора здебільшого вимірюється в CFM (імперська система, кубічні фути/хвилину), а CFM становить приблизно 0.028 мм3/хв.
Чистий алюмінієвий радіатор
Чистий алюмінієвий радіатор був найпоширенішим радіатором у перші дні. Процес його виготовлення простий, а вартість невисока. Поки що чистий алюмінієвий радіатор все ще займає значну частину ринку. Щоб збільшити площу розсіювання тепла його ребер, найбільш часто використовуваним методом обробки чистих алюмінієвих радіаторів є технологія екструзії алюмінію, а основними показниками для оцінки чистого алюмінієвого радіатора є товщина основи радіатора та співвідношення Pin-Fin. . Pin означає висоту ребер радіатора, а Fin означає відстань між двома сусідніми ребрами. Співвідношення Pin-Fin — це висота Pin (без урахування товщини основи), поділена на Fin. Чим більше співвідношення Pin-Fin, тим більше ефективна площа розсіювання тепла радіатора, і тим досконаліша технологія екструзії алюмінію.
Чисто мідний радіатор
Теплопровідність міді в 1,69 рази більша, ніж у алюмінію, тому за інших однакових умов радіатори з чистої міді можуть швидше відводити тепло від джерела тепла. Однак текстура міді є проблемою. Багато рекламованих «радіаторів із чистої міді» насправді не є мідними на 100 відсотків. У списку міді ті, у яких вміст міді перевищує 99 відсотків, називаються безкислотною міддю, а наступним сортом міді є мідь Dan із вмістом міді менше 85 відсотків. Більшість чистих мідних радіаторів на ринку в даний час мають вміст міді між двома. Вміст міді в деяких нижчих радіаторах із чистою міддю не досягає навіть 85 відсотків. Хоча вартість дуже низька, його теплопровідність значно знижена, що впливає на тепловіддачу. Крім того, мідь також має очевидні недоліки, такі як висока вартість, важка обробка і занадто велика маса радіатора, які перешкоджають застосуванню повністю мідних радіаторів. Твердість червоної міді не така хороша, як у алюмінієвого сплаву AL6063, а продуктивність деяких механічних обробок (наприклад, канавок) не така хороша, як у алюмінію; температура плавлення міді набагато вища, ніж у алюмінію, що не сприяє екструзійному формуванню (ExtrusiON) і так далі.
Хоча найпоширенішими матеріалами для радіаторів є мідь і алюмінієві сплави, алюмінієві сплави прості в обробці та мають низьку вартість, і є найбільш широко використовуваними матеріалами. Вища теплопровідність міді робить її здатність миттєво поглинати тепло краще, ніж у алюмінієвих сплавів. Швидкість нижча, ніж у алюмінієвого сплаву. Таким чином, незалежно від того, чи є радіатор із чистої міді, чистого алюмінію чи алюмінієвого сплаву, існує фатальний недолік: оскільки використовується лише один матеріал, хоча основна здатність розсіювання тепла може задовольнити потреби в м’якому розсіюванні тепла, вона не може добре збалансувати теплопровідність. . Дві вимоги до потужності та теплоємності дещо перевищені у випадках з високими вимогами до розсіювання тепла.
Технологія склеювання мідь-алюміній
З огляду на відповідні недоліки міді та алюмінію, деякі радіатори високого класу на ринку часто використовують процеси виробництва міді та алюмінію. Для цих радіаторів зазвичай використовуються мідні металеві основи, тоді як ребра радіатора виготовлені з алюмінієвого сплаву. Звичайно, на додаток до мідної основи існують також такі методи, як використання мідних стовпів для радіатора, що також має той самий принцип. Завдяки високій теплопровідності мідна нижня поверхня може швидко поглинати тепло, що виділяється ЦП; алюмінієві ребра можна зробити в найбільш сприятливу форму для розсіювання тепла за допомогою складних процесів і забезпечити великий простір для зберігання тепла та швидко його вивільняти. Було знайдено баланс у всіх аспектах.
Тепло розсіюється від ядра процесора до поверхні радіатора, що є процесом теплопровідності. Для основи радіатора, оскільки вона знаходиться в прямому контакті з невеликою площею високого джерела тепла, необхідно, щоб основа могла швидко відводити тепло. Використання матеріалів з вищою теплопровідністю для радіатора дуже корисно для покращення теплопровідності. З порівняльної таблиці системи теплопровідності видно, що, наприклад, теплопровідність алюмінію становить 237 Вт/мК, а теплопровідність міді — 401 Вт/мК. Порівнюючи радіатори однакового об’єму, вага міді в 3 рази перевищує вагу алюмінію, а питома теплоємність алюмінію в 3 рази. Це лише в 2,3 рази більше, ніж у міді, тому при тому самому об’ємі мідний радіатор може утримувати більше тепла, ніж алюмінієвий, і нагріватися повільніше. З такою ж товщиною основи радіатора мідь може не тільки швидко знімати температуру джерел тепла, таких як матриця ЦП, але й підвищення її власної температури відбувається повільніше, ніж у алюмінієвих радіаторів. Тому мідь більше підходить для виготовлення нижньої поверхні радіатора.
Однак поєднання цих двох металів є відносно складним, а спорідненість між міддю та алюмінієм погана. термічний опір). У реальному проектуванні та виробництві виробники завжди намагаються якомога більше зменшити термічний опір інтерфейсу та уникати недоліків, що часто відображає можливості проектування та виробничі процеси виробника.
4. Теплоносій - теплопровідний силікагель.
a. Що таке термічний опір?
Так званий «термічний опір» (термічний опір) відноситься до комплексного параметру, який відображає здатність перешкоджати теплопередачі. Поняття теплового опору дуже схоже на поняття опору, і одиниця вимірювання також схожа - градус / Вт, тобто різниця температур між двома кінцями шляху теплопровідності, коли безперервна потужність теплопередачі об’єкта становить 1 Вт. .
b. Термічний опір повітря є найбільшим у природі, і його значення наближається до 0.03Вт/мК;
в. Заповніть проміжок між нагрівальним тілом і металевим радіатором, щоб зменшити кількість повітря, щоб нагрівальний корпус і радіатор розсіювали тепло через пряму конвекцію.
d. Теплопровідний силіконовий лист також може розсіювати тепло опосередковано, тобто він відкритий назовні, тому його називають радіатором.
Sinda Thermal є провідним виробником радіаторів, ми володіємо командою експертів з теплотехніки та багатьма точними засобами та обладнанням, ми можемо запропонувати найконкурентнішу пропозицію та радіатори високої якості. Будь ласка, зв'яжіться з нами вільно, якщо у вас є якісь вимоги до тепла.
