Is-soluzzjonijiet ewlenin ta 'ġestjoni termali tal-provvista tal-enerġija
Il-ġestjoni termali tobdi l-prinċipji bażiċi tal-fiżika. Hemm tliet modi ta 'konduzzjoni tas-sħana: radjazzjoni, konduzzjoni u konvezzjoni.
Għall-biċċa l-kbira tas-sistemi elettroniċi, biex jinkiseb it-tkessiħ meħtieġ huwa li l-ewwel tħalli s-sħana tħalli s-sors tas-sħana permezz tal-konduzzjoni, u mbagħad tittrasferiha f'postijiet oħra b'konvezzjoni.
Meta twettaq disinn termali, huwa meħtieġ li tgħaqqad diversi ħardwer ta 'ġestjoni termali biex tikseb b'mod effettiv il-konduzzjoni u l-konvezzjoni meħtieġa.
Hemm tliet komponenti li jkessħu l-aktar użati b'mod komuni: sinkijiet tas-sħana, pajpijiet tas-sħana u fannijiet.
Is-sink tas-sħana u l-pajp tas-sħana huma sistemi ta 'tkessiħ passivi mingħajr provvista ta' enerġija, filwaqt li l-fann huwa sistema attiva ta 'tkessiħ bl-arja sfurzata.
Ir-radjatur huwa struttura tal-aluminju jew tar-ram li tista 'tikseb is-sħana minn sors tas-sħana permezz tal-konduzzjoni u tittrasferixxi s-sħana għall-fluss tal-arja (f'xi każijiet, għall-ilma jew likwidi oħra) biex tikseb konvezzjoni.
Il-bjar tas-sħana jiġu f'eluf ta 'daqsijiet u forom, minn xewk żgħar tal-metall stampati li jgħaqqdu transistor wieħed għal estrużjonijiet kbar b'ħafna xewk (swaba') li jistgħu jinterċettaw il-fluss tal-arja konvettiv u jittrasferixxu s-sħana lejh.
Ir-radjatur għandu l-vantaġġi li l-ebda partijiet li jiċċaqilqu, spejjeż operattivi, modi ta 'falliment, eċċ.
Ladarba r-radjatur ikun imqabbad mas-sors tas-sħana, hekk kif titla 'l-arja sħuna, il-konvezzjoni sseħħ b'mod naturali, u b'hekk tibda u tkompli tifforma fluss ta' arja.
Għalkemm ir-radjatur huwa faċli biex jintuża, hemm xi żvantaġġi:
Ir-radjatur li jittrasmetti sħana kbira huwa kbir, għali, u tqil, u għandu jitqiegħed b'mod korrett, li jaffettwa jew jillimita t-tqassim fiżiku tal-bord taċ-ċirkwit;
Ix-xewk jistgħu jiġu mblukkati bit-trab fil-fluss ta 'l-arja, u tnaqqas l-effiċjenza;
Għandu jkun imqabbad sew mas-sors tas-sħana sabiex is-sħana tista 'tiċċirkola mis-sors tas-sħana għar-radjatur bla xkiel.
Pajp tas-sħana
Huwa komponent importanti ieħor tas-suite ta 'ġestjoni termali, li jista' jittrasferixxi s-sħana minn punt A għal punt B mingħajr ebda forma ta 'mekkaniżmu ta' sfurzar attiv.
Fiha qalba sinterizzata u tubu tal-metall issiġillat ta 'fluwidu tax-xogħol. Ma jaġixxix bħala radjatur waħdu. Il-funzjoni tiegħu hija li tassorbi s-sħana mis-sors tas-sħana u tittrasferiha għal żona aktar kiesħa.
Il-pajpijiet tas-sħana jistgħu jintużaw meta ma jkunx hemm biżżejjed spazju ħdejn is-sors tas-sħana biex iqiegħed ir-radjatur jew il-fluss tal-arja ma jkunx biżżejjed. Il-pajp tas-sħana għandu effiċjenza għolja tax-xogħol u jista 'jittrasferixxi s-sħana mis-sors għal post li huwa aktar konvenjenti biex jiġi mmaniġġjat.
Il-prinċipju tax-xogħol tiegħu huwa sempliċi u inġenjuż:
Is-sors tas-sħana jikkonverti l-fluwidu tax-xogħol fi fwar fit-tubu ssiġillat, u l-fwar jittrasferixxi s-sħana għat-tarf aktar kiesaħ tal-pajp tas-sħana. F'dan il-għan, il-fwar jikkondensa f'likwidu u jirrilaxxa s-sħana, filwaqt li l-fluwidu jirritorna fit-tarf aktar sħun.
Dan il-proċess ta 'trasformazzjoni tal-gass-likwidu jimxi kontinwament u huwa mmexxi biss mid-differenza fit-temperatura bejn it-tarf kiesaħ u t-tarf sħun. Il-konnessjoni ta 'radjatur jew apparat ieħor li jkessaħ fit-tarf kiesaħ tista' ssolvi l-problema tad-dissipazzjoni tas-sħana ta 'hot spots lokali fejn il-fluss tal-arja huwa mblukkat.
Fan
Huwa l-ewwel pass lejn sink tas-sħana attiva mkessħa bl-arja sfurzata, minbarra radjaturi passivi u pajpijiet tas-sħana, iżda l-fannijiet għandhom ukoll żvantaġġi:
spiża għolja, jeħtieġu spazju, iżidu l-istorbju tas-sistema;
Suxxettibbli għal falliment, jikkonsma l-enerġija u jaffettwa l-effiċjenza tas-sistema kollha
Iżda f'ħafna każijiet, speċjalment meta l-mogħdija tal-fluss tal-arja hija mgħawġa, vertikali jew mhux bla xkiel, huma ġeneralment l-uniku mod biex tinkiseb fluss tal-arja suffiċjenti.
Il-parametru ewlieni li jiddefinixxi l-kapaċità ta 'fann huwa t-tul tal-unità jew ir-rata tal-fluss tal-volum tal-unità tal-arja kull minuta.
Madankollu, id-daqs fiżiku huwa problema: fann kbir b'veloċità ta 'rotazzjoni baxxa jista' jipproduċi l-istess fluss ta 'arja bħal fann żgħir b'veloċità ta' rotazzjoni għolja, għalhekk hemm kompromess bejn id-daqs u l-veloċità.
Immudellar u simulazzjoni komprensiva
Sistemi passivi separati huma akbar fid-daqs, iżda aktar affidabbli u effiċjenti, u l-fannijiet jista 'jkollhom rwol f'sitwazzjonijiet fejn it-tkessiħ passiv ma jistax jintuża waħdu.
Liema sistema tagħżel għat-tkessiħ ħafna drabi hija deċiżjoni diffiċli.
F'dan iż-żmien, huwa meħtieġ li jiġi ddeterminat kemm arja tat-tkessiħ hija meħtieġa u kif jinkiseb tkessiħ permezz ta 'mudellar u simulazzjoni, li hija essenzjali għal strateġiji effiċjenti ta' ġestjoni termali.
Għall-mudell minjatura, is-sors tas-sħana u l-mogħdija tal-fluss tas-sħana tiegħu huma kkaratterizzati mir-reżistenza termali tagħhom, u r-reżistenza termali hija ddeterminata mill-materjal, il-kwalità u d-daqs użat.
L-immudellar juri kif is-sħana tiċċirkola mis-sors tas-sħana u hija wkoll l-ewwel pass fl-evalwazzjoni tal-komponenti li jikkawżaw inċidenti termali minħabba d-dissipazzjoni tas-sħana tagħhom stess.
Pereżempju, fornituri ta 'apparat bħal ICs ta' dissipazzjoni tas-sħana għolja, MOSFETs u IGBTs normalment jipprovdu mudelli termali li jistgħu jipprovdu dettalji tal-mogħdija termali mis-sors tas-sħana sal-wiċċ tal-apparat.
Ladarba t-tagħbija termali ta 'kull komponent tkun magħrufa, il-pass li jmiss huwa li timmudella f'livell makro, li huwa kemm sempliċi kif ukoll kumpless:
Aġġusta d-daqs tal-fluss ta 'l-arja permezz ta' diversi sorsi tas-sħana biex iżżomm it-temperatura tagħha taħt il-limitu permess; uża temperatura tal-arja, fluss tal-arja mhux sfurzat fluss disponibbli, fluss tal-arja tal-fann u fatturi oħra biex twettaq kalkoli bażiċi biex tifhem bejn wieħed u ieħor is-sitwazzjoni tat-temperatura.
Il-pass li jmiss huwa li tuża l-mudell u l-post ta 'kull sors tas-sħana, bord tal-PC, wiċċ tal-qoxra u fatturi oħra biex twettaq immudellar aktar kumpless tal-prodott kollu u l-ippakkjar tiegħu.
Fl-aħħarnett, l-immudellar irid isolvi żewġ problemi:
Il-problema ta 'dissipazzjoni quċċata u medja. Pereżempju, komponent ta 'stat fiss b'dissipazzjoni termali kontinwa ta' 1W u apparat b'dissipazzjoni termali ta '10W iżda b'ċiklu ta' xogħol intermittenti ta '10% għandhom effetti termali differenti.
Jiġifieri, id-dissipazzjoni medja tas-sħana hija l-istess, u l-massa tas-sħana u l-fluss tas-sħana relatati se jipproduċu distribuzzjonijiet tas-sħana differenti. Ħafna applikazzjonijiet CFD jistgħu jgħaqqdu analiżi statika u dinamika.
L-imperfezzjoni tal-konnessjoni fiżika bejn il-wiċċ tal-komponent u l-mudell minjatura, bħall-konnessjoni fiżika bejn il-quċċata tal-pakkett IC u s-sink tas-sħana.
Jekk il-konnessjoni jkollha distanza żgħira, ir-reżistenza termali ta 'din il-mogħdija tiżdied, u huwa meħtieġ li timla l-wiċċ ta' kuntatt b'kuxxinett termali biex ittejjeb il-konduttività termali tal-mogħdija.
Il-ġestjoni termali tista 'tnaqqas it-temperatura tal-komponenti fil-provvista tal-enerġija u l-ambjent intern, li jistgħu jtawlu l-ħajja tal-prodott u jtejbu l-affidabbiltà.
Iżda l-ġestjoni termali hija kunċett integrat, jekk imqassam fid-dettalji, huwa suġġett enormi.
Dan jinvolvi l-kompromessi ta 'daqs, qawwa, effiċjenza, piż, affidabbiltà, u l-ispiża. Il-prijorità u r-restrizzjonijiet tal-proġett għandhom jiġu evalwati.
