Công nghệ làm mát có thể cải thiện khả năng tản nhiệt và nguyên lý hoạt động của nó

Bây giờ, chúng ta hãy đi vào vấn đề cuối cùng mà ai cũng quan tâm: tản nhiệt.

vây nhiệt

Đế tản nhiệt là thiết bị truyền nhiệt thụ động. Khi truyền nhiệt từ gói vi mạch ra môi trường xung quanh, điện trở nhiệt của nó nhỏ hơn nhiều so với điện trở nhiệt song song từ gói ra môi trường do đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt gây ra.

Hình 1 cho thấy mô hình điện trở nhiệt của tản nhiệt N-vây (N là số Vây), nơi vật liệu giao diện nhiệt (TIM) được kết nối với phần trên cùng của gói. Chúng ta cần TIM để cải thiện sự tiếp xúc giữa gói và bộ tản nhiệt, do đó, khả năng chịu nhiệt hiệu quả của bộ tản nhiệt cần bao gồm khả năng chịu nhiệt của TIM.

Điện trở tương đương của tản nhiệt xấp xỉ bằng điện trở của TIM cộng với điện trở ở dưới cùng của tản nhiệt và điện trở của tản nhiệt chia cho số N. Vì diện tích của tản nhiệt có thể lớn hơn so với diện tích bề mặt trên cùng của bao bì, đối lưu nhiệt và sức cản bức xạ nhiệt của nó có thể nhỏ hơn so với diện tích đối lưu nhiệt và sức cản bức xạ nhiệt của bề mặt trên cùng của bao bì. Ngoài ra, nếu điện trở được chia cho số Fin tản nhiệt, thì có thể đạt được sự cải thiện N lần. Tuy nhiên, đối với một khu vực đế tản nhiệt nhất định, khi sự gia tăng Vây cao hơn một lượng nhất định, cuối cùng sẽ làm cho điện trở nhiệt của mỗi Vây tăng lên: điều này là do các tấm tản nhiệt bắt đầu tiếp cận nhau và làm giảm hiệu quả. hệ số truyền nhiệt. . Và bởi vì những điện trở nhiệt này trực tiếp làm tăng khả năng chịu nhiệt hiệu quả của tản nhiệt, nên việc chọn vật liệu dẫn nhiệt cao cho tản nhiệt và TIM là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất tổng thể của tản nhiệt.

tản nhiệt

Một kỹ thuật khác để làm mát các hệ thống điện tử là sử dụng vias nhiệt và tản nhiệt để truyền nhiều nhiệt hơn từ vi mạch đến mặt sau của PCB. Các lỗ tản nhiệt được đặt dưới IC có thể làm giảm đáng kể điện trở nhiệt của PCB và giúp dẫn nhiệt đến tấm tản nhiệt đặt dưới đáy của PCB. Bộ tản nhiệt được làm bằng vật liệu dẫn nhiệt cao (chẳng hạn như than chì) và có diện tích bề mặt lớn hơn để cải thiện khả năng tản nhiệt。

quạt

Khi tản nhiệt thụ động hoặc bộ tản nhiệt không đủ để loại bỏ nhiệt, các hệ thống điện tử dân dụng như máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy chiếu… cũng có thể sử dụng quạt điện tử để tản nhiệt. Quạt sử dụng động cơ điện và yêu cầu điện năng để chủ động di chuyển luồng không khí xung quanh hệ thống để loại bỏ nhiệt. Điều này có thể gây ra tiếng ồn âm thanh, vì vậy các vấn đề về độ ồn và độ tin cậy cần được xem xét khi chọn quạt. Nhiều quạt ngày nay có thể sử dụng tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) để điều khiển tốc độ, vì vậy bạn có thể thiết kế hệ thống quản lý nhiệt để tự động điều chỉnh tốc độ quạt dựa trên nhiệt độ của hệ thống.

Ống dẫn nhiệt

Ống nhiệt là một thiết bị truyền nhiệt sử dụng nguyên lý dẫn nhiệt và biến đổi pha để truyền nhiệt giữa các thành phần rắn. Sự thay đổi pha của đường ống tản nhiệt thường đề cập đến quá trình chất lỏng đạt đến điểm sôi ở đầu bay hơi và hóa hơi và lan truyền vào đường ống dưới dạng khí. Sau khi đến đầu lạnh, nó ngưng tụ và giải phóng nhiệt, sau đó chất lỏng chảy trở lại đầu bay hơi nhờ tác động của mao dẫn. Trong chuyển động truyền nhiệt từ đầu bay hơi sang đầu ngưng tụ, quá trình này sẽ được lặp lại liên tục. Ống dẫn nhiệt cũng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như máy tính, máy tính bảng và điện thoại thông minh.

Điều chỉnh động

Cuối cùng, với tư cách là các kỹ sư điện, chúng ta thực sự có thể sử dụng các kỹ thuật tiết kiệm điện khác nhau để kiểm soát mức tiêu thụ điện của hệ thống, nhưng điều này thường làm giảm hiệu suất của hệ thống. Mục tiêu của chúng tôi là cho phép khách hàng có được trải nghiệm người dùng tốt nhất đồng thời cân nhắc hiệu suất nhiều nhất có thể. Nhiều hệ thống điện tử hiện nay sử dụng cảm biến nhiệt trên toàn bộ PCB, cho phép bộ xử lý trên bo mạch giám sát nhiệt độ trong hệ thống và đưa ra quyết định điều chỉnh động khi nhiệt độ tăng. Là kỹ sư điện, chúng tôi hiểu một cách tự nhiên các đường cong công suất khác nhau của hệ thống. Chúng ta có thể đạt được mong đợi của mình bằng cách bật quạt, giảm các chức năng, tắt các bộ phận khác nhau của hệ thống hoặc giới hạn tốc độ đồng hồ khi nhiệt độ hệ thống đạt đến các ngưỡng nhiệt độ khác nhau.