Các giải pháp tản nhiệt cho thiết bị điện tử được sử dụng phổ biến
Thiết bị điện tử công suất hiện đại đang phát triển nhanh chóng theo hướng tích hợp cao, lắp ráp mật độ cao và tốc độ vận hành cao. Là cốt lõi của thiết bị điện tử công suất, chip hoạt động ngày càng nhanh hơn, tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và tỏa nhiệt ngày càng nhiều. Nếu khả năng tản nhiệt của thiết bị không mạnh, việc tản nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ của khu vực hoạt động của chip và nhiệt độ đường giao nhau trong thiết bị.
Tỷ lệ hỏng hóc của các thành phần có mối quan hệ hàm mũ với nhiệt độ đường giao nhau của chúng và hiệu suất giảm khi nhiệt độ đường giao nhau tăng. Tỷ lệ hỏng hóc tăng gấp đôi khi nhiệt độ làm việc của các bộ phận tăng 10 độ.
Do đó, để cải thiện hiệu suất làm việc và độ tin cậy của thiết bị điện tử công suất, việc thiết kế nhiệt hợp lý cho thiết bị điện tử và thực hiện các biện pháp tản nhiệt bên ngoài hợp lý là cần thiết và cấp bách hơn. Hiện nay, các công nghệ tản nhiệt phổ biến của thiết bị điện tử công suất bao gồm làm mát bằng không khí, làm mát bằng chất lỏng, công nghệ ống dẫn nhiệt, v.v.
Làm mát không khí:
Sử dụng tản nhiệt làm mát bằng không khí để làm mát chip điện tử là phương pháp tản nhiệt đơn giản nhất, trực tiếp nhất và chi phí thấp nhất. Nói chung, công nghệ làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng không khí cưỡng bức chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị hoặc thiết bị điện tử có mức tiêu thụ điện năng thấp hoặc trung bình. Hiện tại, người ta sử dụng quạt tiên tiến và tản nhiệt diện tích lớn được tối ưu hóa, Công suất làm mát của công nghệ làm mát không khí có thể đạt tới 50W · cm-2. Nguyên lý của tản nhiệt làm mát bằng không khí rất đơn giản: nhiệt do chip tản ra được truyền đến đế kim loại thông qua các vật liệu liên kết, sau đó đến bộ tản nhiệt, Nhiệt được tản vào không khí thông qua đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. Dẫn nhiệt và đối lưu là hai phương pháp truyền nhiệt chính. Để truyền nhiệt do chip tỏa ra môi trường khí quyển trong điều kiện nhiệt độ cho phép, có thể áp dụng các phương pháp sau để tăng cường khả năng dẫn nhiệt và làm mát nhiệt đối lưu.
Làm mát bằng chất lỏng:
Tản nhiệt bằng chất lỏng hay còn gọi là tản nhiệt bằng nước. Hiệu quả làm mát của nó cao, độ dẫn nhiệt của nó gấp hơn 20 lần so với làm mát không khí truyền thống và không có tiếng ồn cao của làm mát không khí, có thể giải quyết tốt hơn các vấn đề làm mát và giảm tiếng ồn. Thiết bị làm mát bằng chất lỏng có thể được chia thành bốn phần: máy bơm nước siêu nhỏ, ống tuần hoàn, hộp hấp thụ nhiệt và tản nhiệt. Nguyên lý tản nhiệt nước làm mát rất đơn giản. Tản nhiệt làm mát bằng nước là một thiết bị tuần hoàn chất lỏng khép kín, Thông qua năng lượng do máy bơm tạo ra, quá trình lưu thông chất lỏng trong hệ thống kín được thúc đẩy và nhiệt do chip hấp thụ bởi hộp hấp thụ nhiệt được đưa đến thiết bị tản nhiệt với diện tích lớn hơn để tản nhiệt thông qua lưu thông chất lỏng. Chất lỏng được làm mát trở lại thiết bị hấp thụ nhiệt một lần nữa để làm mát tuần hoàn liên tục.
Công nghệ ống dẫn nhiệt:
Ống dẫn nhiệt là bộ phận trao đổi nhiệt có hiệu suất truyền nhiệt cao. Sự truyền nhiệt giữa chất lỏng lạnh và nóng được kết hợp bởi quá trình thay đổi pha bay hơi và ngưng tụ của môi trường làm việc trong ống dẫn nhiệt. Độ dẫn nhiệt tương đương của nó có thể đạt tới 103 ~ 104 lần so với kim loại. So với các thiết bị tản nhiệt truyền thống, ống dẫn nhiệt không cần tiêu thụ điện năng, có kích thước không gian nhỏ và khả năng làm mát cao, Truyền nhiệt trên một đơn vị diện tích cao. Là một bộ phận dẫn nhiệt hiệu quả, ống dẫn nhiệt phù hợp để tản nhiệt dưới dòng nhiệt cao và có thể được sử dụng cho các linh kiện điện tử để đạt được tốc độ xuất nhiệt cao. Hiện tại, công suất tản nhiệt tối đa của bộ tản nhiệt ống dẫn nhiệt đã biết để tản nhiệt cho các linh kiện điện tử công suất cao đã đạt tới 200W · cm-2.
Các giải pháp làm mát nhiệt khác nhau có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Trong ứng dụng thực tế, các phương pháp tản nhiệt đa dạng cần được lựa chọn theo nhu cầu của thiết bị điện. Chỉ bằng cách này, thiết bị điện tử mới có thể phát huy hết hiệu suất tối đa và tuổi thọ ổn định.
