Progettazione termica di dispositivi elettrici
Allo stato attuale, i componenti elettronici si stanno sviluppando verso la miniaturizzazione, l'alta integrazione e l'alta efficienza, che migliorano efficacemente le prestazioni delle apparecchiature elettroniche, e anche le dimensioni delle apparecchiature elettroniche si stanno sviluppando verso la miniaturizzazione. Ciò rende più difficile la progettazione termica dei prodotti elettronici. L'apparecchiatura elettronica è composta da più moduli di unità. Quando l'apparecchiatura è accesa, questi componenti elettronici genereranno molto calore e la temperatura all'interno dell'apparecchiatura aumenterà rapidamente. Se il calore non può essere trasmesso ed emesso in tempo, pregiudicherà seriamente il normale funzionamento dell'apparecchiatura, fino a danneggiarla. Pertanto, la progettazione della dissipazione del calore è una parte molto importante della progettazione strutturale delle apparecchiature elettroniche.
Modo di trasferimento di calore:
In generale, ci sono tre forme di conduzione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.
Selezione della modalità di raffreddamento:
Poiché le apparecchiature elettroniche hanno più componenti elettronici, anche la struttura dell'apparecchiatura è complessa. Esistono molte modalità di trasferimento del calore interno della struttura delle apparecchiature elettroniche e, in molti casi, molte coesistono. Pertanto, i parametri dei componenti elettronici e dell'ambiente di lavoro sono necessari per selezionare il metodo di dissipazione del calore. I componenti elettronici utilizzati in un ambiente umido devono adottare un design chiuso per dissipare il calore. Per le apparecchiature elettroniche che non necessitano di un design chiuso, la dissipazione del calore naturale viene selezionata come metodo di dissipazione del calore. Tuttavia, per le apparecchiature che generano molto calore, è necessario favorire la dissipazione del calore o utilizzare il raffreddamento ad aria forzata per dissipare il calore.
Design principalmente termico:
Raffreddamento a convezione naturale dell'aria: utilizzare il guscio dell'apparecchiatura come radiatore, fissare il dispositivo di riscaldamento sul guscio e trasferire direttamente il calore all'aria. Il raffreddamento naturale è più adatto per dispositivi di riscaldamento a bassa potenza.
Raffreddamento a convezione forzata dell'aria: non è solo semplice nel design, ma anche conveniente ed economico da usare, e il suo uso è più esteso a causa della sua elevata affidabilità.
Raffreddamento a liquido: grazie alla sua elevata efficienza e compattezza, è ampiamente utilizzato per raffreddare unità elettroniche con elevata fluidità termica ed è diventato il fulcro della ricerca di progettazione termica. Il raffreddamento a liquido può essere monofase o bifase, includendo principalmente il raffreddamento diretto o indiretto.
Raffreddamento TEC: i suoi vantaggi sono assenza di rumore e vibrazioni, struttura compatta, funzionamento e manutenzione convenienti, assenza di refrigerante e la capacità di raffreddamento e la velocità di raffreddamento possono essere regolate modificando la corrente. È ampiamente utilizzato in sistemi con temperatura e densità di potenza costanti e può anche essere utilizzato per raffreddare dispositivi elettronici superconduttori a bassa temperatura.
Raffreddamento a microcanali:
Su wafer o substrati di silicio anisotropi, l'incisione anisotropica viene utilizzata per creare canali di scala. Quando il liquido scorre attraverso il canale della scena, il liquido può riscaldarsi o assorbire direttamente l'energia termica. In questo momento, il liquido si trova in uno stato molto sbilanciato e l'energia di trasferimento del calore è elevata. Inoltre, gli esperimenti dimostrano che anche quando il refrigerante scorre attraverso il microcanale in un'unica fase, il suo effetto di raffreddamento è di gran lunga migliore di quello che si ottiene utilizzando l'ebollizione del liquido per il raffreddamento.
Negli ultimi anni è stata portata avanti una continua ricerca legata alla tecnologia della progettazione termica. Durante lo sviluppo continuo di diversi materiali con elevata conduttività termica, l'ampio utilizzo di questi materiali migliorerà notevolmente l'attuale tecnologia di dissipazione del calore delle apparecchiature elettroniche.
