Kjøleløsning for strømforsyningsenhet

Vi vet alle at termisk styring er et viktig aspekt ved strømstyring. Den må holde komponenter og systemer innenfor temperaturgrenser. Passive løsninger starter med kjøleribber og varmerør, og kan bruke vifter for aktiv kjøling for å forsterke kjøleeffekten.Systemmodellering på komponentnivå og ferdig produktnivå lar designere lage en førsteordens omtrentlig analyse av kjølestrategien. Ved å bruke databasert væskedynamikk for videre analyse kan man fullt ut forstå den generelle varmesituasjonen og virkningen av endringer i kjølestrategi. Alle varmestyringsløsninger innebærer avveininger i størrelse, kraft, effektivitet, vekt, pålitelighet og kostnad, og må evaluere prioriteringene og begrensningene til prosjektet.

Alle varmestyringsløsninger følger fysikkens grunnleggende prinsipper. I kjølemodus er det tre måter for varmeledning: stråling, ledning og konveksjon.

For de fleste elektroniske systemer er kjølingen som kreves for å oppnå å la varmen forlate den direkte varmekilden ved ledning, og deretter overføre den til andre steder ved konveksjon. Designutfordringen er å kombinere ulike termiske styringsmaskiner for å effektivt oppnå nødvendig ledning og konveksjon. Det er tre mest brukte kjøleelementer: radiator, varmerør og vifte. Radiatorer og varmerør er passive kjølesystemer uten strømforsyning, som også inkluderer naturlig induserte lednings- og konveksjonsmetoder. Derimot er viften et aktivt tvungen luftkjølingssystem.

Kjølekjøling:

Kjøleribben er en aluminium- eller kobberstruktur, som kan hente varme fra varmekilden gjennom ledning og overføre varmen til luftstrømmen (i noen tilfeller til vann eller andre væsker) for å realisere konveksjon. Radiatorer kommer i tusenvis av størrelser og former, fra små stemplede metallfinner som forbinder en enkelt transistor til store profiler med mange finner som kan fange opp og overføre varme til den konvektive luftstrømmen.

En av fordelene med kjøleribben er at det ikke er noen bevegelige deler, ingen driftskostnader og ingen feilmoduser. Når en heatsik av riktig størrelse er koblet til varmekilden, ettersom den varme luften stiger, vil konveksjon naturlig forekomme, som starter og fortsetter å danne luftstrøm. Derfor er disse fordelene svært viktige når du bruker en kjøleribbe for å gi jevn luftstrøm mellom innløpet og utløpet til varmekilden. Dessuten må innløpet være under radiatoren og utløpet må være over; Ellers vil den varme luften stagnere på varmekilden, noe som vil forverre situasjonen ytterligere.

Legge til Heatpipes:

Funksjonen til varmerør er å absorbere varme fra varmekilden og overføre den til det kaldere området, men det i seg selv fungerer ikke som en radiator. Når det ikke er nok plass i nærheten av varmekilden til å plassere radiatoren eller luftstrømmen er utilstrekkelig, kan varmerøret brukes. Varmerøret har høy effektivitet og kan overføre varme fra kilden til et sted som er mer praktisk for administrasjon.

Legge til kjølevifte:

 Åpenbart vil vifter øke kostnadene, kreve plass og øke systemstøyen. Som en elektromekanisk enhet er viften også utsatt for feil, noe som forbruker energi og påvirker effektiviteten til hele systemet. Men i mange tilfeller, spesielt når luftstrømmen er buet, vertikal eller blokkert, er de vanligvis den eneste måten å oppnå tilstrekkelig luftstrøm på. Mange applikasjoner bruker termisk kontrollerte vifter som bare fungerer når det er nødvendig for å redusere hastigheten, og dermed redusere strømforbruket, og bruker blader som minimerer støy ved optimal driftshastighet.

Modellering og termisk simulering:

Modellering og simulering er avgjørende for en effektiv termisk styringsstrategi for å bestemme hvor mye kjøleluft som kreves og hvordan kjøling oppnås. Luftstrømmen gjennom ulike varmekilder kan dimensjoneres for å holde temperaturen under den tillatte grensen. Ved å bruke lufttemperatur, tilgjengelig strøm av ikke-tvungen luftstrøm, vifteluftstrøm og andre faktorer for grunnleggende beregning, kan vi omtrent forstå temperaturtilstanden.

Ved å gjøre noen justeringer kan designere se om større luftporter krever mer luft, finne ut om andre luftstrømningsbaner er mer effektive, identifisere forskjeller i bruken av større eller forskjellige radiatorer, undersøke bruken av varmerør for å flytte hot spots osv. Disse CFD-modelleringsprogramvarepakkene kan generere tabelldata og fargebilder av varmespredning. Endringer i viftestørrelse, luftstrøm og posisjon er også enkle å modellere.

Strømstyring også termisk styring, spesielt hvordan kjøling av strømrelaterte funksjoner vil påvirke den termiske utformingen og varmeakkumuleringen. I tillegg, selv om komponentene og systemene fortsetter å fungere innenfor spesifikasjonsområdet, vil økningen i temperaturen forårsake ytelsesendringer med endring av komponentparametere. Overoppheting kan også forkorte levetiden til komponenter og dermed forkorte middeltiden mellom feil, noe som også er en faktor som må vurderes for å sikre langsiktig pålitelighet.