Tecnologia de resfriamento que pode melhorar a dissipação de calor e seu princípio de funcionamento

Agora, vamos entrar no problema final com o qual todos se preocupam: a dissipação de calor.

barbatana de calor

O dissipador de calor é um dispositivo passivo de transferência de calor. Ao transferir calor do pacote de IC para o ambiente circundante, sua resistência térmica é muito menor do que a resistência térmica paralela do pacote para o ambiente causada por convecção térmica e radiação térmica.

A Figura 1 mostra o modelo de resistência térmica do dissipador de calor N-fin (N é o número de Fin), onde o material de interface térmica (TIM) é conectado à parte superior da embalagem. Precisamos do TIM para melhorar o contato entre a embalagem e o dissipador de calor, portanto, a resistência térmica efetiva do dissipador de calor deve incluir a resistência térmica do TIM.

A resistência equivalente do dissipador de calor é aproximadamente igual à resistência do TIM mais a resistência na parte inferior do dissipador de calor e a resistência do dissipador de calor dividida pelo número N. Já que a área do dissipador de calor pode ser maior do que a área de superfície superior da embalagem, sua convecção de calor e resistência à radiação de calor podem ser menores do que a convecção de calor e resistência à radiação de calor da superfície superior da embalagem. Além disso, se a resistência for dividida pelo número de dissipadores de calor Fin, uma melhoria de N vezes pode ser alcançada. No entanto, para uma determinada área de substrato de dissipador de calor, quando o aumento na Aleta for superior a um determinado valor, isso fará com que a resistência térmica de cada Aleta aumente: isso ocorre porque os dissipadores de calor começam a se aproximar e reduzir o efetivo coeficiente de transferência de calor. . E porque essas resistências térmicas aumentam diretamente a resistência térmica efetiva do dissipador de calor, é muito importante escolher materiais de alta condutividade térmica para o dissipador de calor e TIM a fim de melhorar o desempenho geral do dissipador de calor.

dissipador de calor

Outra técnica para resfriar sistemas eletrônicos é usar vias térmicas e dissipadores de calor para espalhar mais calor do IC para a parte traseira do PCB. Os orifícios de dissipação de calor colocados sob o IC podem reduzir significativamente a resistência térmica do PCB e ajudar a guiar o calor para a placa de dissipação de calor localizada na parte inferior do PCB. O radiador é feito de material de alta condutividade térmica (como grafite) e tem uma área de superfície maior para melhorar a dissipação de calor。

fã

Quando dissipadores de calor passivos ou radiadores não são suficientes para eliminar o calor, os sistemas eletrônicos de consumo, como computadores de mesa, notebooks, projetores, etc., também podem usar ventiladores eletrônicos para dissipar o calor. Os ventiladores usam motores elétricos e requerem eletricidade para mover ativamente o fluxo de ar ao redor do sistema para remover o calor. Isso pode causar ruído de áudio, portanto, problemas de ruído e confiabilidade devem ser considerados ao escolher um ventilador. Muitos ventiladores hoje podem usar sinais de modulação por largura de pulso (PWM) para controlar a velocidade, então você pode projetar um sistema de gerenciamento térmico para ajustar dinamicamente a velocidade do ventilador com base na temperatura do sistema.

Tubo de calor

O tubo de calor é um dispositivo de transferência de calor que usa os princípios de condução de calor e mudança de fase para transferir calor entre componentes sólidos. A mudança de fase do tubo do radiador geralmente se refere ao processo no qual o líquido atinge o ponto de ebulição no final da evaporação e vaporiza e se espalha para o tubo como um gás. Após atingir a extremidade fria, ele condensa e libera calor, e então o líquido retorna para a extremidade da evaporação por ação capilar. No movimento de transferência de calor da extremidade da evaporação para a extremidade da condensação, esse processo será repetido continuamente. Os tubos de calor também são amplamente utilizados em sistemas eletrônicos de consumo, como computadores, tablets e smartphones.

Estrangulamento dinâmico

Finalmente, como engenheiros elétricos, podemos realmente usar várias técnicas de controle de fluxo de energia para controlar o consumo de energia do sistema, mas isso geralmente reduz o desempenho do sistema. Nosso objetivo é permitir que os clientes obtenham a melhor experiência do usuário enquanto avaliam o desempenho o máximo possível. Muitos sistemas eletrônicos agora usam sensores térmicos em todo o PCB, permitindo que o processador on-board monitore a temperatura no sistema e tome decisões dinâmicas de estrangulamento quando a temperatura aumenta. Como engenheiros elétricos, entendemos naturalmente as várias curvas de potência do sistema. Podemos atingir nossas expectativas ligando o ventilador, reduzindo funções, desabilitando diferentes partes do sistema ou limitando a velocidade do clock quando a temperatura do sistema atinge diferentes limites de temperatura.