Soluzione di raffreddamento del dispositivo di alimentazione
Sappiamo tutti che la gestione termica è un aspetto importante della gestione energetica. Deve mantenere componenti e sistemi entro i limiti di temperatura. Le soluzioni passive iniziano con dissipatori di calore e tubi di calore e possono utilizzare ventole per il raffreddamento attivo per migliorare l'effetto di raffreddamento.La modellazione del sistema a livello di componente e di prodotto finito consente ai progettisti di effettuare un'analisi approssimata di primo ordine della strategia di refrigerazione. L'utilizzo della fluidodinamica computazionale per ulteriori analisi può comprendere appieno la situazione generale del calore e l'impatto dei cambiamenti nella strategia di refrigerazione. Tutte le soluzioni di gestione termica comportano compromessi in termini di dimensioni, potenza, efficienza, peso, affidabilità e costi e devono valutare le priorità e i vincoli del progetto.
Tutte le soluzioni di gestione termica seguono i principi di base della fisica. Nella modalità di raffreddamento, ci sono tre modi di conduzione del calore: irraggiamento, conduzione e convezione.
Per la maggior parte dei sistemi elettronici, il raffreddamento necessario per ottenere è lasciare che il calore lasci la fonte di calore diretta per conduzione e quindi trasferirlo in altri luoghi per convezione. La sfida progettuale consiste nel combinare vari hardware di gestione termica per ottenere efficacemente la conduzione e la convezione richieste. Ci sono tre elementi di raffreddamento più comunemente usati: radiatore, tubo di calore e ventola. I radiatori e i tubi di calore sono sistemi di raffreddamento passivi senza alimentazione elettrica, che includono anche metodi di conduzione e convezione indotti naturalmente. Al contrario, la ventola è un sistema di raffreddamento ad aria forzata attivo.
Raffreddamento del dissipatore di calore:
Il dissipatore è una struttura in alluminio o rame, che può ottenere calore dalla fonte di calore per conduzione e trasferire il calore al flusso d'aria (in alcuni casi, all'acqua o ad altri liquidi) per realizzare la convezione. I radiatori sono disponibili in migliaia di dimensioni e forme, dalle piccole alette metalliche stampate che collegano un singolo transistor alle grandi estrusioni con molte alette che possono intercettare e trasferire il calore al flusso d'aria convettivo.
Uno dei vantaggi del dissipatore di calore è l'assenza di parti mobili, costi operativi e modalità di guasto. Una volta che un riscaldatore di dimensioni adeguate è collegato alla fonte di calore, mentre l'aria calda sale, si verificherà naturalmente la convezione, che inizia e continua a formare un flusso d'aria. Pertanto, questi vantaggi sono molto importanti quando si utilizza un dissipatore di calore per fornire un flusso d'aria regolare tra l'ingresso e l'uscita della fonte di calore. Inoltre l'ingresso deve essere al di sotto del radiatore e l'uscita deve essere al di sopra; In caso contrario, l'aria calda ristagnerà sulla fonte di calore, peggiorando ulteriormente la situazione.
Aggiunta di heatpipe:
La funzione del tubo di calore è quella di assorbire il calore dalla fonte di calore e trasferirlo nella zona più fredda, ma esso stesso non funge da radiatore. Quando non c'è abbastanza spazio vicino alla fonte di calore per posizionare il radiatore o il flusso d'aria è insufficiente, è possibile utilizzare il tubo di calore. Il tubo di calore ha un'elevata efficienza e può trasferire il calore dalla fonte a un luogo più conveniente per la gestione.
Aggiunta della ventola di raffreddamento:
Ovviamente, le ventole aumenteranno i costi, richiederanno spazio e aumenteranno il rumore del sistema. In quanto dispositivo elettromeccanico, anche il ventilatore è soggetto a guasti, che consumano energia e influiscono sull'efficienza dell'intero sistema. Tuttavia, in molti casi, specialmente quando il percorso del flusso d'aria è curvo, verticale o bloccato, sono di solito l'unico modo per ottenere un flusso d'aria sufficiente. Molte applicazioni utilizzano ventole a controllo termico che funzionano solo quando necessario per ridurre la velocità, riducendo così il consumo energetico, e utilizzano pale che riducono al minimo il rumore alla velocità operativa ottimale.
Modellazione e simulazione termica:
La modellazione e la simulazione sono essenziali per una strategia di gestione termica efficiente per determinare quanta aria di raffreddamento è necessaria e come si ottiene il raffreddamento. Il flusso d'aria attraverso varie fonti di calore può essere dimensionato per mantenere la sua temperatura al di sotto del limite consentito. Utilizzando la temperatura dell'aria, il flusso disponibile di flusso d'aria non forzato, il flusso d'aria della ventola e altri fattori per il calcolo di base, possiamo capire approssimativamente la condizione di temperatura.
Effettuando alcune regolazioni, i progettisti possono vedere se le prese d'aria più grandi richiedono più aria, determinare se altri percorsi del flusso d'aria sono più efficaci, identificare le differenze nell'uso di radiatori più grandi o diversi, studiare l'uso di tubi di calore per spostare i punti caldi, ecc. Questi pacchetti software di modellazione CFD possono generare dati tabulari e immagini a colori della dissipazione del calore. Anche le modifiche alle dimensioni della ventola, al flusso d'aria e alla posizione sono facili da modellare.
La gestione dell'alimentazione include anche la gestione termica, in particolare il modo in cui il raffreddamento delle funzioni relative all'alimentazione influirà sulla progettazione termica e sull'accumulo di calore. Inoltre, anche se i componenti ei sistemi continuano a funzionare entro l'intervallo delle specifiche, l'aumento della temperatura provocherà variazioni di prestazioni con la modifica dei parametri dei componenti. Il surriscaldamento può anche ridurre la vita dei componenti e quindi accorciare il tempo medio tra i guasti, che è anche un fattore da considerare per garantire l'affidabilità a lungo termine.
