Dissipazione del calore delle apparecchiature elettroniche di potenza

     Le moderne apparecchiature elettroniche di potenza si stanno rapidamente sviluppando verso un'elevata integrazione, un assemblaggio ad alta densità e un'elevata velocità operativa. Come nucleo delle apparecchiature elettroniche di potenza, il chip funziona sempre più velocemente, consuma sempre più energia ed emette sempre più calore. Se la capacità di dissipazione del calore del dispositivo non è forte, La dissipazione di potenza causerà l'aumento della temperatura dell'area attiva del chip e della temperatura di giunzione nel dispositivo.

Il tasso di guasto dei componenti ha una relazione esponenziale con la loro temperatura di giunzione e le prestazioni diminuiscono con l'aumento della temperatura di giunzione. Il tasso di guasto aumenta del doppio per ogni aumento di 10 °C della temperatura di lavoro dei componenti.

Pertanto, al fine di migliorare le prestazioni di lavoro e l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche di potenza, è più necessario e urgente eseguire una progettazione termica ragionevole per le apparecchiature elettroniche e adottare ragionevoli misure di dissipazione del calore esterno. Allo stato attuale, le comuni tecnologie di dissipazione del calore delle apparecchiature elettroniche di potenza includono il raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido, la tecnologia dei tubi di calore, ecc.

Raffreddamento ad aria:

L'utilizzo di dissipatori di calore raffreddati ad aria per raffreddare i chip elettronici è il metodo di dissipazione del calore più semplice, diretto e più economico. In generale, la tecnologia di raffreddamento ad aria o raffreddamento ad aria forzata viene utilizzata principalmente in dispositivi o apparecchiature elettroniche con basso o medio consumo energetico. Allo stato attuale, vengono utilizzati ventilatori avanzati e dissipatori di calore ottimizzati per grandi aree, La capacità di raffreddamento della tecnologia di raffreddamento ad aria può raggiungere i 50 W · cm-2. Il principio del dissipatore di calore raffreddato ad aria è molto semplice: il calore dissipato dal chip viene trasmesso alla base metallica attraverso materiali di incollaggio, e quindi al dissipatore di calore, Il calore viene dissipato nell'aria attraverso la convezione naturale o la convezione forzata. Conduzione e convezione sono due principali metodi di trasferimento del calore. Per trasferire il calore dissipato dal chip all'ambiente atmosferico nelle condizioni di temperatura consentite, è possibile adottare i seguenti metodi per rafforzare la conduzione e la dissipazione del calore di convezione.

Raffreddamento a liquido:

Il raffreddamento a liquido è anche chiamato raffreddamento ad acqua. La sua efficienza di dissipazione del calore è elevata, la sua conduttività termica è più di 20 volte quella del raffreddamento ad aria tradizionale e non vi è un elevato rumore di raffreddamento ad aria, che può risolvere meglio i problemi di raffreddamento e riduzione del rumore. Il dispositivo di dissipazione del calore di raffreddamento a liquido può essere approssimativamente diviso in quattro parti: micro pompa dell'acqua, tubo di circolazione, scatola di assorbimento del calore e dissipatore di calore. Il principio della dissipazione del calore di raffreddamento ad acqua è molto semplice. La dissipazione del calore di raffreddamento ad acqua è un dispositivo di circolazione del liquido chiuso, Attraverso la potenza generata dalla pompa, viene promossa la circolazione del liquido nel sistema chiuso e il calore generato dal chip assorbito dalla scatola di assorbimento del calore viene portato al dispositivo di dissipazione del calore con un'area più ampia per la dissipazione del calore attraverso la circolazione del liquido. Il liquido raffreddato ritorna nuovamente all'apparecchiatura di assorbimento del calore per la dissipazione continua del calore circolante.

Tecnologia Heatpipe:

Il tubo di calore è un elemento di scambio termico con elevata efficienza di trasferimento del calore. Il trasferimento di calore tra fluidi freddi e caldi è accoppiato dal processo di cambiamento di fase di evaporazione e condensazione del mezzo di lavoro nel tubo di calore. La sua conduttività termica equivalente può raggiungere 103 ~ 104 volte quella del metallo. Rispetto alle tradizionali apparecchiature di dissipazione del calore, il tubo di calore non ha bisogno di consumare energia, ha dimensioni ridotte e un'elevata capacità di raffreddamento, Il trasferimento di calore per unità di area è elevato. Come elemento conduttore di calore efficiente, il tubo di calore è adatto per la dissipazione del calore in caso di elevato flusso di calore e può essere utilizzato per componenti elettronici per ottenere un elevato tasso di esportazione del calore. Allo stato attuale, la massima potenza di dissipazione del calore del noto radiatore heat pipe per la dissipazione del calore di componenti elettronici ad alta potenza ha raggiunto i 200W · cm-2.

Diverse soluzioni di dissipazione del calore hanno diversi vantaggi e svantaggi. Nell'applicazione pratica, i metodi di dissipazione del calore diversificati devono essere selezionati in base alle esigenze delle apparecchiature di potenza. Solo in questo modo l'apparecchiatura elettronica può dare pieno gioco alle sue massime prestazioni e alla sua durata stabile.