Λύση ψύξης συσκευής τροφοδοσίας
Όλοι γνωρίζουμε ότι η θερμική διαχείριση είναι μια σημαντική πτυχή της διαχείρισης ενέργειας. Πρέπει να διατηρεί τα εξαρτήματα και τα συστήματα εντός των ορίων θερμοκρασίας. Οι παθητικές λύσεις ξεκινούν με ψύκτρες και σωλήνες θερμότητας και μπορούν να χρησιμοποιήσουν ανεμιστήρες για ενεργή ψύξη για να ενισχύσουν το αποτέλεσμα ψύξης.Η μοντελοποίηση συστήματος επιπέδου εξαρτημάτων και τελικού προϊόντος επιτρέπει στους σχεδιαστές να κάνουν μια κατά προσέγγιση ανάλυση πρώτης τάξης της στρατηγικής ψύξης. Η χρήση υπολογιστικής δυναμικής ρευστών για περαιτέρω ανάλυση μπορεί να κατανοήσει πλήρως τη συνολική κατάσταση θερμότητας και τον αντίκτυπο των αλλαγών στη στρατηγική ψύξης. Όλες οι λύσεις θερμικής διαχείρισης περιλαμβάνουν συμβιβασμούς σε μέγεθος, ισχύ, απόδοση, βάρος, αξιοπιστία και κόστος, και πρέπει να αξιολογούν τις προτεραιότητες και τους περιορισμούς του έργου.
Όλες οι λύσεις θερμικής διαχείρισης ακολουθούν τις βασικές αρχές της φυσικής. Στη λειτουργία ψύξης, υπάρχουν τρεις τρόποι αγωγής θερμότητας: ακτινοβολία, αγωγή και συναγωγή.
Για τα περισσότερα ηλεκτρονικά συστήματα, η ψύξη που απαιτείται για να επιτευχθεί είναι να αφήσουμε τη θερμότητα να φύγει από την άμεση πηγή θερμότητας μέσω αγωγιμότητας και στη συνέχεια να τη μεταφέρει σε άλλα μέρη με συναγωγή. Η πρόκληση του σχεδιασμού είναι ο συνδυασμός διαφόρων υλισμικών θερμικής διαχείρισης για την αποτελεσματική επίτευξη της απαιτούμενης αγωγιμότητας και μεταφοράς. Υπάρχουν τρία πιο συχνά χρησιμοποιούμενα ψυκτικά στοιχεία: καλοριφέρ, σωλήνας θερμότητας και ανεμιστήρας. Τα θερμαντικά σώματα και οι σωλήνες θερμότητας είναι συστήματα παθητικής ψύξης χωρίς τροφοδοσία ρεύματος, η οποία περιλαμβάνει επίσης μεθόδους φυσικής επαγωγής αγωγιμότητας και μεταφοράς. Αντίθετα, ο ανεμιστήρας είναι ένα ενεργό σύστημα εξαναγκασμένης ψύξης αέρα.
Ψύξη ψύκτρας:
Η ψύκτρα είναι μια κατασκευή από αλουμίνιο ή χαλκό, η οποία μπορεί να λάβει θερμότητα από την πηγή θερμότητας μέσω αγωγιμότητας και να μεταφέρει τη θερμότητα στη ροή του αέρα (σε ορισμένες περιπτώσεις, σε νερό ή άλλα υγρά) για να πραγματοποιήσει τη μεταφορά. Τα θερμαντικά σώματα έρχονται σε χιλιάδες μεγέθη και σχήματα, από μικρά σφραγισμένα μεταλλικά πτερύγια που συνδέουν ένα μόνο τρανζίστορ έως μεγάλα εξώθηση με πολλά πτερύγια που μπορούν να παρεμποδίσουν και να μεταφέρουν θερμότητα στη ροή αέρα.
Ένα από τα πλεονεκτήματα της ψύκτρας είναι ότι δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη, δεν υπάρχουν λειτουργικά έξοδα και δεν υπάρχουν τρόποι αστοχίας. Μόλις συνδεθεί ένα θερμικό σύστημα κατάλληλου μεγέθους στην πηγή θερμότητας, καθώς ο θερμός αέρας ανεβαίνει, θα συμβεί φυσικά η μεταφορά, ξεκινώντας και συνεχίζοντας να σχηματίζει ροή αέρα. Επομένως, αυτά τα πλεονεκτήματα είναι πολύ σημαντικά όταν χρησιμοποιείτε ψύκτρα για την παροχή ομαλή ροή αέρα μεταξύ της εισόδου και της εξόδου της πηγής θερμότητας. Επιπλέον, η είσοδος πρέπει να είναι κάτω από το ψυγείο και η έξοδος πρέπει να είναι πάνω. Διαφορετικά, ο ζεστός αέρας θα μείνει στάσιμος στην πηγή θερμότητας, γεγονός που θα επιδεινώσει περαιτέρω την κατάσταση.
Προσθήκη Heatpipes:
Η λειτουργία του σωλήνα θερμότητας είναι να απορροφά θερμότητα από την πηγή θερμότητας και να τη μεταφέρει στην ψυχρότερη περιοχή, αλλά ο ίδιος δεν λειτουργεί ως καλοριφέρ. Όταν δεν υπάρχει αρκετός χώρος κοντά στην πηγή θερμότητας για να τοποθετήσετε το ψυγείο ή η ροή του αέρα είναι ανεπαρκής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο σωλήνας θερμότητας. Ο σωλήνας θερμότητας έχει υψηλή απόδοση και μπορεί να μεταφέρει θερμότητα από την πηγή σε ένα μέρος πιο βολικό για διαχείριση.
Προσθήκη ανεμιστήρα ψύξης:
Προφανώς, οι ανεμιστήρες θα αυξήσουν το κόστος, θα απαιτήσουν χώρο και θα αυξήσουν τον θόρυβο του συστήματος. Ως ηλεκτρομηχανική συσκευή, ο ανεμιστήρας είναι επίσης επιρρεπής σε αστοχία, η οποία καταναλώνει ενέργεια και επηρεάζει την απόδοση ολόκληρου του συστήματος. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις, ειδικά όταν η διαδρομή ροής του αέρα είναι καμπύλη, κάθετη ή μπλοκαρισμένη, είναι συνήθως ο μόνος τρόπος για να επιτευχθεί επαρκής ροή αέρα. Πολλές εφαρμογές χρησιμοποιούν θερμικά ελεγχόμενους ανεμιστήρες που λειτουργούν μόνο όταν χρειάζεται για να μειώσουν την ταχύτητα, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση ενέργειας και χρησιμοποιούν λεπίδες που ελαχιστοποιούν τον θόρυβο στη βέλτιστη ταχύτητα λειτουργίας.
Μοντελοποίηση και θερμική προσομοίωση:
Η μοντελοποίηση και η προσομοίωση είναι απαραίτητες για μια αποτελεσματική στρατηγική διαχείρισης θερμότητας για τον προσδιορισμό της ποσότητας αέρα ψύξης που απαιτείται και του τρόπου με τον οποίο επιτυγχάνεται η ψύξη. Η ροή αέρα μέσω διαφόρων πηγών θερμότητας μπορεί να έχει μέγεθος ώστε να διατηρεί τη θερμοκρασία του κάτω από το επιτρεπόμενο όριο. Χρησιμοποιώντας τη θερμοκρασία του αέρα, τη διαθέσιμη ροή μη εξαναγκασμένης ροής αέρα, τη ροή αέρα του ανεμιστήρα και άλλους παράγοντες για τον βασικό υπολογισμό, μπορούμε να κατανοήσουμε κατά προσέγγιση την κατάσταση θερμοκρασίας.
Κάνοντας κάποιες προσαρμογές, οι σχεδιαστές μπορούν να δουν εάν οι μεγαλύτερες θύρες αέρα απαιτούν περισσότερο αέρα, να προσδιορίσουν εάν άλλες διαδρομές ροής αέρα είναι πιο αποτελεσματικές, να εντοπίσουν διαφορές στη χρήση μεγαλύτερων ή διαφορετικών καλοριφέρ, να διερευνήσουν τη χρήση σωλήνων θερμότητας για τη μετακίνηση καυτών σημείων κ.λπ. Αυτά τα πακέτα λογισμικού μοντελοποίησης CFD μπορούν να δημιουργήσουν δεδομένα σε πίνακα και έγχρωμες εικόνες της απαγωγής θερμότητας. Οι αλλαγές στο μέγεθος, τη ροή αέρα και τη θέση του ανεμιστήρα είναι επίσης εύκολο να μοντελοποιηθούν.
Διαχείριση ενέργειας και θερμική διαχείριση, ειδικά πώς η ψύξη των λειτουργιών που σχετίζονται με την ισχύ θα επηρεάσει τον θερμικό σχεδιασμό και τη συσσώρευση θερμότητας. Επιπλέον, ακόμα κι αν τα εξαρτήματα και τα συστήματα συνεχίσουν να λειτουργούν εντός του εύρους προδιαγραφών, η αύξηση της θερμοκρασίας θα προκαλέσει αλλαγές στην απόδοση με την αλλαγή των παραμέτρων των εξαρτημάτων. Η υπερθέρμανση μπορεί επίσης να μειώσει τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων και έτσι να μειώσει το μέσο χρόνο μεταξύ των αστοχιών, κάτι που είναι επίσης ένας παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη για τη διασφάλιση της μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας.
