Thiết kế kết cấu và nhiệt của thiết bị điện tử

Yêu cầu của các thiết bị điện tử hiện đại về chỉ số hiệu suất, độ tin cậy và mật độ năng lượng không ngừng được nâng cao. Vì vậy, việc thiết kế nhiệt của thiết bị điện tử ngày càng trở nên quan trọng. Trong quá trình thiết kế thiết bị điện tử, các thiết bị điện đặc biệt quan trọng và trạng thái hoạt động của chúng sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của toàn bộ máy. Do sự sinh nhiệt liên tục của các thiết bị công suất cao, tản nhiệt qua vỏ bao bì không thể đáp ứng nhu cầu tản nhiệt, cần lựa chọn hợp lý các phương pháp tản nhiệt và làm mát để đạt được hiệu quả tản nhiệt, kiểm soát nhiệt độ của các linh kiện điện tử dưới giá trị quy định và nhận ra kênh dẫn nhiệt giữa nguồn nhiệt và môi trường bên ngoài, để đảm bảo quá trình thoát nhiệt trơn tru.

Thiết kế bảng mạch PCB:

Vì thiết bị điện tử khó tản nhiệt bằng đối lưu và bức xạ nên tản nhiệt có thể được thực hiện chủ yếu thông qua dẫn nhiệt. Để rút ngắn đường dẫn và bố trí hợp lý, các thiết bị sưởi ấm cần được lắp đặt trong vỏ trong quá trình thiết kế. Kết nối PCB được thực hiện thông qua ổ cắm, nhằm giảm bớt cáp kết nối, tạo điều kiện cho luồng không khí lưu thông và thực hiện cài đặt điện trở nhiệt tối thiểu và đường dẫn tản nhiệt ngắn nhất, Tránh lưu thông nhiệt trong hộp.

Thiết kế tấm nhiệt:

Một số thiết bị được đóng gói trong TGA và PLCC với bốn chân. Ví dụ, bộ phận làm mát chính là CPU nên cần sử dụng các biện pháp tản nhiệt hiệu quả. Lúc này, trên tấm dẫn nhiệt có thể mở các lỗ vuông để nhường chỗ cho thiết bị, đồng thời có thể ấn một tấm dẫn nhiệt nhỏ lên mặt trên của thiết bị để dẫn nhiệt đến tấm nhiệt PCB.

Để làm cho tấm nhiệt nhỏ tiếp xúc tốt với thiết bị và tấm nhiệt PCB, đồng thời cải thiện hiệu suất dẫn nhiệt, hãy bôi mỡ cách nhiệt hoặc tấm cao su dẫn nhiệt cách điện lên bề mặt tiếp xúc để làm cho đầu thiết bị tiếp xúc gần với tấm nhiệt PCB. Để làm cho tấm ở đầu kia tiếp xúc chặt chẽ với thành khung, tấm nhiệt PCB và thành khung được kết nối bằng cấu trúc ép hình nêm. Cấu trúc này có thể được sử dụng trong các bo mạch PCB có bộ tản nhiệt tập trung và khả năng tản nhiệt cao.

Thiết kế tản nhiệt làm mát:

Trong quá trình thiết kế tản nhiệt, cần xem xét đầy đủ áp suất gió kết cấu, chi phí, công nghệ xử lý, hiệu suất tản nhiệt và các điều kiện khác của thiết bị điện tử. Các lá tản nhiệt bắt buộc phải mỏng nhưng sẽ dẫn tới những vấn đề trong quá trình xử lý. Việc giảm khoảng cách giữa các gân sẽ làm tăng diện tích tản nhiệt nhưng lại tăng sức cản gió và ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt. Việc tăng chiều cao của các gân có thể làm tăng diện tích tản nhiệt, Điều này sẽ làm tăng khả năng tản nhiệt. Tuy nhiên, đối với các gân thẳng có tiết diện bằng nhau thì khả năng truyền nhiệt sẽ không tăng sau khi tăng chiều cao của gân đến một mức nhất định. Nếu chiều cao sườn tiếp tục tăng thì hiệu quả của sườn sẽ giảm và sức cản của gió sẽ tăng lên.

Trong quá trình hiện thực hóa thiết kế nhiệt của linh kiện điện tử và kết cấu thiết bị, cần phân tích chế độ truyền nhiệt của linh kiện, thiết bị điện và xem xét môi trường nhiệt và các yếu tố khác của linh kiện điện. Dựa trên các thông số liên quan của thiết kế này, thiết kế tản nhiệt cuối cùng đã được thực hiện bằng cách sử dụng các phương pháp thích hợp. Thông qua xác minh mô phỏng, hiệu suất làm việc của thiết bị này ổn định và có thể đáp ứng yêu cầu của người dùng về độ tin cậy cao của thiết bị.