Jak wybrać radiator?

Wraz z rozwojem nauki i technologii, rozpraszanie mocy elementów mikroelektronicznych wzrasta, a rozmiary opakowań są coraz mniejsze. Dlatego zarządzanie temperaturą staje się coraz ważniejsze w projektowaniu produktów elektronicznych.

Niezawodność i projektowa żywotność sprzętu elektronicznego są odwrotnie proporcjonalne do temperatury pracy. Z punktu widzenia niezawodności i temperatury pracy typowego krzemowego urządzenia półprzewodnikowego, obniżenie temperatury pracy zwiększy wykładniczo niezawodność i żywotność urządzenia. Dlatego skuteczne kontrolowanie temperatury pracy sprzętu w ramach limitu jest gwarancją jego długotrwałej stabilnej pracy.

Radiator to urządzenie, które usprawnia przenoszenie ciepła od gorącego końca do zimnego końca. Ogólnie rzecz biorąc, gorący koniec to górna część urządzenia, która generuje ciepło, a zimny koniec to powietrze z otoczenia jako czynnik rozpraszający ciepło. Poniższa dyskusja zakłada, że ​​czynnikiem chłodzącym jest powietrze. W większości przypadków wymiana ciepła z powierzchni stałej do powietrza jest najmniej wydajnym ogniwem w całym układzie wymiany ciepła, a powierzchnia styku ciało stałe-gaz jest również miejscem o największym oporze cieplnym. Radiator zmniejsza opór cieplny powierzchni styku ciało stałe-para poprzez zwiększenie powierzchni styku z czynnikiem chłodzącym, co umożliwia przenoszenie większej ilości ciepła lub obniżenie temperatury pracy urządzenia przy tym samym wzroście temperatury. Głównym celem zastosowania radiatora jest obniżenie temperatury pracy urządzenia od wskaźnika ustawionego przez producenta.

Cykl cieplny (dosłowne tłumaczenie to ten tytuł, ale w rzeczywistości często mówimy o metodzie sieci oporowej lub metodzie sieci cieplnej/metodzie sieci elektrycznej, zwanej dalej metodą sieci oporów cieplnych) Przed omówieniem sposobu wyboru radiator, aby czytelnicy nie znający się na przewodnictwie cieplnym szybko zrozumieli temat dyskusji, w pierwszej kolejności wyjaśnij terminologię związaną z poniższą dyskusją oraz sposób wykonania sieci oporu cieplnego. Definicje symboli i terminów są następujące:

P: Całkowita moc lub szybkość wytwarzania ciepła (należy przetłumaczyć jako moc rozproszona), jednostka W, reprezentuje szybkość wytwarzania ciepła przez elementy elektroniczne podczas pracy. W celu doboru odpowiedniego radiatora stosuje się zwykle maksymalną wartość rozpraszanej mocy.

Tj: Temperatura złącza (zazwyczaj powinna odnosić się do temperatury złącza, a opis w tekście oryginalnym to maksymalna temperatura złącza, aby urządzenie pracowało stabilnie), w °C.

Maksymalna dopuszczalna temperatura złącza wynosi od 115°C dla typowych komponentów mikroelektronicznych do 180°C dla niektórych specjalnych urządzeń do kontroli temperatury. W wojsku i na specjalne okazje rzadko stosuje się komponenty o temperaturze roboczej od 65 °C do 80 °C. (Tekst oryginalny nie wskazuje temperatury pracy, aby nie powodować zamieszania, tłumaczenie jest specjalnie poprawiane).

Tc: Temperatura obudowy urządzenia w °C.

Ponieważ temperatura obudowy jest powiązana z punktem testowym wybranym na powłoce opakowania (temperatura powierzchni opakowania elementów elektronicznych nie jest jednolita), odnosi się to zwykle do najwyższego punktu temperatury na powłoce opakowania.

Ts: Temperatura radiatora w °C.

Odnosi się to do najwyższego punktu temperatury, w którym radiator znajduje się blisko urządzenia (powierzchnia powłoki opakowania).

Ta: Temperatura otoczenia w °C.

Poprzez związek pomiędzy różnicą temperatur (w tekście oryginalnym jest temperatura) a szybkością wymiany ciepła (w tekście oryginalnym jest szybkość rozpraszania ciepła), sprawność wymiany ciepła między dwoma położeniami struktury termicznej może być ilościowo wyrażona przez opór cieplny R. Definicja oporu R jest następująca:

R=ΔT/Q Gdzie ΔT jest różnicą temperatur między dwoma pozycjami. Jednostką oporu cieplnego jest °C/W, co oznacza różnicę temperatur, gdy jednostka ciepła jest przekazywana. Definicja oporu cieplnego jest nieco podobna do oporu Re zdefiniowanego przez prawo Ohma' Re=ΔV/I. Gdzie ΔV jest różnicą potencjałów, a I jest prądem.