Soluções térmicas de equipamentos eletrônicos de energia usados comuns
Equipamentos eletrônicos de potência modernos estão se desenvolvendo rapidamente para alta integração, montagem de alta densidade e alta velocidade de operação. Como o núcleo do equipamento eletrônico de potência, o chip funciona cada vez mais rápido, consome cada vez mais energia e emite cada vez mais calor. Se a capacidade de dissipação de calor do dispositivo não for forte, a dissipação de energia causará o aumento da temperatura da área ativa do chip e da temperatura de junção no dispositivo.
A taxa de falha dos componentes tem uma relação exponencial com a temperatura de junção, e o desempenho diminui com o aumento da temperatura de junção. A taxa de falha aumenta duas vezes para cada aumento de 10 graus na temperatura de trabalho dos componentes.
Portanto, a fim de melhorar o desempenho de trabalho e a confiabilidade dos equipamentos eletrônicos de potência, é mais necessário e urgente realizar um projeto térmico razoável para equipamentos eletrônicos e tomar medidas razoáveis de dissipação externa de calor. Atualmente, as tecnologias comuns de dissipação de calor de equipamentos eletrônicos de potência incluem resfriamento a ar, resfriamento líquido, tecnologia de tubo de calor, etc.
Resfriamento a ar:
Usar dissipador de calor refrigerado a ar para resfriar chips eletrônicos é o método de dissipação de calor mais simples, direto e de menor custo. De um modo geral, a tecnologia de resfriamento a ar ou resfriamento por ar forçado é usada principalmente em dispositivos ou equipamentos eletrônicos com baixo ou médio consumo de energia. Atualmente, são usados ventiladores avançados e dissipadores de calor de grande área otimizados. A capacidade de resfriamento da tecnologia de resfriamento a ar pode atingir 50 W · cm-2. O princípio do dissipador de calor refrigerado a ar é muito simples: o calor dissipado pelo chip é transmitido para a base de metal através de materiais de ligação e, em seguida, para o dissipador de calor, o calor é dissipado no ar por convecção natural ou convecção forçada. Condução e convecção são dois métodos principais de transferência de calor. Para transferir o calor dissipado pelo chip para o ambiente atmosférico sob as condições de temperatura permitidas, os seguintes métodos podem ser adotados para fortalecer o resfriamento térmico por condução e convecção.
Resfriamento líquido:
O resfriamento líquido também é chamado de resfriamento a água. Sua eficiência de resfriamento é alta, sua condutividade térmica é mais de 20 vezes maior que a do resfriamento a ar tradicional e não há ruído alto no resfriamento a ar, o que pode resolver melhor os problemas de resfriamento e redução de ruído. O dispositivo de refrigeração líquida pode ser dividido em quatro partes: micro bomba de água, tubo de circulação, caixa de absorção de calor e dissipador de calor. O princípio da dissipação de calor de resfriamento de água é muito simples. A dissipação de calor de resfriamento de água é um dispositivo de circulação de líquido fechado, através da energia gerada pela bomba, a circulação de líquido no sistema fechado é promovida e o calor gerado pelo chip absorvido pela caixa de absorção de calor é levado ao dispositivo de dissipação de calor com área maior para dissipação de calor através da circulação do líquido. O líquido resfriado retorna ao equipamento de absorção de calor novamente para resfriamento circulante contínuo.
Tecnologia de tubo de calor:
O tubo de calor é um elemento de troca de calor com alta eficiência de transferência de calor. A transferência de calor entre fluidos frios e quentes é acoplada pelo processo de mudança de fase de evaporação e condensação do meio de trabalho no tubo de calor. Sua condutividade térmica equivalente pode atingir 103 ~ 104 vezes a do metal. Comparado com o equipamento tradicional de dissipação de calor, o tubo de calor não precisa consumir energia, tem tamanho de espaço pequeno e alta capacidade de resfriamento. A transferência de calor por unidade de área é alta. Como um elemento condutor de calor eficiente, o tubo de calor é adequado para dissipação de calor sob alto fluxo de calor e pode ser usado para componentes eletrônicos para obter alta taxa de exportação de calor. Atualmente, a potência máxima de dissipação de calor do conhecido radiador de tubo de calor para dissipação de calor de componentes eletrônicos de alta potência atingiu 200 W · cm-2.
Diferentes soluções de resfriamento térmico têm diferentes vantagens e desvantagens. Na aplicação prática, diversos métodos de dissipação de calor precisam ser selecionados de acordo com as necessidades dos equipamentos de energia. Somente desta forma o equipamento eletrônico pode dar pleno desempenho ao seu desempenho máximo e vida útil estável.
