Giải pháp nhiệt cho switch công nghiệp
Chúng ta đều biết rằng nếu các sản phẩm điện tử có khả năng tản nhiệt kém thì hiệu quả hoạt động của chip sẽ giảm đi rất nhiều. Nếu vượt quá nhiệt độ hoạt động cho phép, nó sẽ hỏng hoặc thậm chí làm cháy thiết bị. Vì vậy, khi thiết kế công tắc công nghiệp, chúng ta phải quan tâm đúng mức đến thiết kế tản nhiệt, lựa chọn giải pháp tản nhiệt và thông số phù hợp.
Thiết kế nhiệt của thiết bị chuyển mạch công nghiệp chủ yếu bao gồm ba loại công nghệ: không lắp đặt tản nhiệt, lắp đặt tản nhiệt và làm mát bằng chất lỏng.
1. Không cần lắp đặt tản nhiệt, thường để làm mát thiết bị có công suất thấp và thiết kế từ ba khía cạnh sau để cải thiện hiệu quả tản nhiệt mà không cần lắp đặt bộ tản nhiệt:
Phương pháp đầu tiên là tản nhiệt dẫn nhiệt, có thể sử dụng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao để chế tạo các bộ phận truyền nhiệt, hoặc giảm điện trở nhiệt tiếp xúc và rút ngắn đường dẫn nhiệt càng nhiều càng tốt.
Loại thứ hai là tản nhiệt đối lưu, bao gồm hai phương pháp: tản nhiệt đối lưu tự nhiên và tản nhiệt đối lưu cưỡng bức. Tản nhiệt đối lưu tự nhiên cần chú ý những điểm sau: phải chừa thêm không gian khi thiết kế bảng mạch in và linh kiện; Khi sắp xếp các bộ phận cần chú ý đến sự phân bố hợp lý của trường nhiệt độ; Tăng diện tích tiếp xúc với vật liệu đối lưu
Phương pháp thứ ba là sử dụng các đặc tính bức xạ nhiệt, có thể đạt được bằng cách tăng độ nhám bề mặt của phần tử gia nhiệt, tăng chênh lệch nhiệt độ môi trường xung quanh phần tử bức xạ hoặc tăng diện tích bề mặt của phần tử bức xạ.
Thiết kế này không yêu cầu tản nhiệt bổ sung, thường dẫn nhiệt của chip đến lớp vỏ ngoài của sản phẩm, tăng diện tích trao đổi nhiệt và đóng vai trò làm mát nhanh chóng. Đồng thời, các lỗ thông gió cũng được mở trên khung máy, hay quạt hệ thống được bổ sung thêm để tăng khả năng trao đổi nhiệt giữa bên trong và bên ngoài khung máy.
2. Thêm tản nhiệt làm mát không khí:
Bằng cách bổ sung thêm tản nhiệt làm mát bằng không khí, chúng ta có thể dễ dàng làm mát thiết bị bằng cách làm mát chủ động hoặc làm mát bằng không khí cưỡng bức, nhưng chúng ta vẫn cần lưu ý các điểm dưới đây:
1. Lựa chọn tản nhiệt. Nguyên tắc lựa chọn tản nhiệt là chọn tản nhiệt có khối lượng nhỏ và trọng lượng nhẹ nhất có thể trên cơ sở đảm bảo tản nhiệt vừa đủ, nhằm tiết kiệm không gian bên trong và giảm tổng trọng lượng của bộ đổi nguồn.
2. Lắp đặt tản nhiệt. Khi lắp đặt tản nhiệt, phải chọn phương pháp lắp đặt có khả năng tản nhiệt và điện trở nhiệt nhỏ nhất có thể.
3. Giảm thiểu khả năng chịu nhiệt của giao diện. Bề mặt của tản nhiệt phải phẳng và nhẵn, được bôi mỡ silicon hoặc miếng đệm dẫn nhiệt để giảm điện trở nhiệt tiếp xúc giữa bộ tản nhiệt và chất bán dẫn nguồn.
3. Thiết kế quạt giải nhiệt:
Quạt của bộ chuyển mạch thương mại thông thường luôn hoạt động ở tốc độ tối đa (SPD), điều này không chỉ gây lãng phí năng lượng và tăng tiếng ồn tổng thể mà còn làm tăng khả năng phát điện không cần thiết và tích tụ bụi bên trong khung máy. Quan trọng hơn, tuổi thọ của quạt ở tốc độ tối đa là khoảng 20000 giờ, tức là 2,28 năm (theo số liệu do SANYOFANDATASHEET cung cấp). Sau 20000 giờ, tốc độ quạt sẽ giảm dần, gây mất ổn định cho toàn bộ máy. Tuy nhiên, do thiếu đơn vị giám sát nên mối nguy hiểm tiềm ẩn này rất khó phát hiện. Ví dụ, khi tốc độ mất gói của các thiết bị chuyển mạch công nghiệp tăng dần, không dễ để phát hiện rằng đó là do quạt bị lão hóa, tốc độ giảm và bụi tích tụ quá dày, gây ra nhiệt độ của phím. các bộ phận bên trong khung xe tăng lên.
Trong giai đoạn đầu của thiết kế công tắc, chúng ta nên xem xét đầy đủ môi trường hoạt động của thiết bị và nhiệt độ hoạt động cao nhất của tất cả các linh kiện điện tử để đặt nhiệt độ làm việc của chip sưởi. Sau đó, khi thiết kế cấu trúc của bo mạch chủ và vỏ, chúng ta cũng nên xem xét thiết kế của tản nhiệt để phối hợp thiết kế nhiệt và cấu trúc với sơ đồ phù hợp nhất và đáp ứng các yêu cầu khác nhau khi vận hành thiết bị.
