Πώς να επιλέξετε μια ψύκτρα;
Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, η κατανάλωση ενέργειας των μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων αυξάνεται και το μέγεθος της συσκευασίας γίνεται όλο και μικρότερο. Ως εκ τούτου, η θερμική διαχείριση γίνεται όλο και πιο σημαντική στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών προϊόντων.
Η αξιοπιστία και η διάρκεια ζωής του ηλεκτρονικού εξοπλισμού είναι αντιστρόφως ανάλογες με τη θερμοκρασία λειτουργίας. Από την άποψη της αξιοπιστίας και της θερμοκρασίας λειτουργίας μιας τυπικής συσκευής ημιαγωγών πυριτίου, η μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας θα αυξήσει την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής της συσκευής εκθετικά. Επομένως, ο αποτελεσματικός έλεγχος της θερμοκρασίας λειτουργίας του εξοπλισμού εντός των ορίων είναι η εγγύηση για τη μακροχρόνια σταθερή λειτουργία του.
Η ψύκτρα είναι μια συσκευή που ενισχύει τη μεταφορά θερμότητας από το θερμό άκρο στο κρύο άκρο. Γενικά, το θερμό άκρο είναι το επάνω μέρος της συσκευής που παράγει θερμότητα και το ψυχρό άκρο είναι ο αέρας στο περιβάλλον ως μέσο απαγωγής θερμότητας. Η ακόλουθη συζήτηση υποθέτει ότι ο αέρας είναι το ψυκτικό μέσο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η μεταφορά θερμότητας από τη στερεά επιφάνεια στον αέρα είναι ο λιγότερο αποτελεσματικός σύνδεσμος σε ολόκληρο το σύστημα μεταφοράς θερμότητας και η επιφάνεια επαφής στερεού-αερίου είναι επίσης το μέρος με τη μεγαλύτερη θερμική αντίσταση. Η ψύκτρα μειώνει τη θερμική αντίσταση της επιφάνειας επαφής στερεού-ατμού αυξάνοντας την περιοχή επαφής με το μέσο ψύξης, γεγονός που επιτρέπει στη συσκευή να μεταφέρει περισσότερη θερμότητα ή να μειώνει τη θερμοκρασία λειτουργίας της συσκευής με την ίδια αύξηση θερμοκρασίας. Ο κύριος σκοπός της χρήσης της ψύκτρας είναι να γίνει η θερμοκρασία λειτουργίας της συσκευής χαμηλότερη από την ένδειξη που έχει ορίσει ο κατασκευαστής.
Θερμικός κύκλος (η κυριολεκτική μετάφραση είναι αυτός ο τίτλος, αλλά στην πραγματικότητα είναι η μέθοδος του δικτύου θερμικής αντίστασης που λέμε συχνά, ή η μέθοδος θερμικού δικτύου/μέθοδος ηλεκτρικού δικτύου, που στο εξής αναφέρεται ως μέθοδος δικτύου θερμικής αντίστασης) Πριν συζητήσετε πώς να επιλέξετε ένα ψύκτρα, προκειμένου οι αναγνώστες που δεν είναι εξοικειωμένοι με τη θερμική αγωγιμότητα να κατανοήσουν γρήγορα το θέμα της συζήτησης, εξηγήστε πρώτα την ορολογία που περιλαμβάνεται στην παρακάτω συζήτηση και τη μέθοδο δημιουργίας ενός δικτύου θερμικής αντίστασης. Οι ορισμοί των συμβόλων και των όρων είναι οι εξής:
Ε: Η συνολική ισχύς ή ο ρυθμός παραγωγής θερμότητας (θα πρέπει να μεταφραστεί ως διασκορπισμένη ισχύς), η μονάδα W, αντιπροσωπεύει τον ρυθμό θερμότητας που παράγεται από τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα κατά τη λειτουργία. Για την επιλογή μιας κατάλληλης ψύκτρας, χρησιμοποιείται συνήθως η μέγιστη τιμή της διανεμόμενης ισχύος.
Tj: Θερμοκρασία διασταύρωσης (συνήθως πρέπει να αναφέρεται στη θερμοκρασία διακλάδωσης και η περιγραφή στο αρχικό κείμενο είναι η μέγιστη θερμοκρασία διασταύρωσης για τη σταθερή λειτουργία της συσκευής), σε °C.
Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία σύνδεσης κυμαίνεται από 115°C για κοινά μικροηλεκτρονικά εξαρτήματα έως 180°C για ορισμένες ειδικές συσκευές ελέγχου θερμοκρασίας. Στον στρατό και σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις, εξαρτήματα με θερμοκρασία λειτουργίας από 65°C έως 80°C χρησιμοποιούνται σπάνια. (Το αρχικό κείμενο δεν αναφέρει τη θερμοκρασία λειτουργίας, για να μην προκληθεί σύγχυση, η μετάφραση έχει αναθεωρηθεί ειδικά).
Tc: Η θερμοκρασία της θήκης της συσκευής, σε °C.
Εφόσον η θερμοκρασία της θήκης σχετίζεται με το σημείο δοκιμής που έχει επιλεγεί στο κέλυφος της συσκευασίας (η θερμοκρασία της επιφάνειας της συσκευασίας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων δεν είναι ομοιόμορφη), αυτό συνήθως αναφέρεται στο υψηλότερο σημείο θερμοκρασίας στο κέλυφος της συσκευασίας.
Ts: Η θερμοκρασία της ψύκτρας, σε °C.
Αυτό αναφέρεται στο υψηλότερο σημείο θερμοκρασίας όπου η ψύκτρα είναι κοντά στη συσκευή (η επιφάνεια του κελύφους της συσκευασίας).
Ta: Θερμοκρασία περιβάλλοντος, σε °C.
Μέσω της σχέσης μεταξύ της διαφοράς θερμοκρασίας (το αρχικό κείμενο είναι θερμοκρασία) και της ταχύτητας μεταφοράς θερμότητας (το αρχικό κείμενο είναι η ταχύτητα διάχυσης θερμότητας), η απόδοση της μεταφοράς θερμότητας μεταξύ δύο θέσεων μιας θερμικής δομής μπορεί να εκφραστεί ποσοτικά με το θερμική αντίσταση R. Ο ορισμός της αντίστασης R είναι ο εξής:
R=ΔT/Q Όπου ΔT είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο θέσεων. Η μονάδα θερμικής αντίστασης είναι °C/W, η οποία αντιπροσωπεύει τη διαφορά θερμοκρασίας όταν μεταφέρεται ένας μοναδιαίος ρυθμός θερμότητας. Ο ορισμός της θερμικής αντίστασης είναι κάπως παρόμοιος με την αντίσταση Re που ορίζεται από το νόμο Ohm's Re=ΔV/I. Όπου ΔV είναι η διαφορά δυναμικού και I το ρεύμα.
