Minden elektromos és elektronikus alkatrészek egy áramkörben bizonyos mennyiségű hőt termel, miközben az áramkört áramellátás biztosításával hajtják végre. Jellemzően nagy teljesítményű félvezető eszközök, mint pl teljesítménytranzisztorok és az opto elektronika, mint pl fénykibocsátó diódák A lézerek jelentős mennyiségben termelnek hőt, és ezek az alkatrészek nem elegendőek a hő elvezetésére, mivel ezek szórási képessége jelentősen alacsony.
Emiatt az alkatrészek felmelegedése idő előtti meghibásodáshoz vezet, és az egész áramkör vagy a rendszer teljesítményének meghibásodását okozhatja. Tehát e negatív szempontok legyőzéséhez hűtőberendezéseket kell biztosítani.
Mi az a hűtőborda?
Hűtőborda
A hűtőborda egy elektronikus alkatrész vagy annak eszköze elektronikus áramkör amely az áramkör egyéb komponenseiből (főleg a teljesítménytranzisztorokból) juttatja a hőt a környező közegbe, és hűti őket a teljesítményük, a megbízhatóságuk javítása érdekében, és elkerüli az alkatrészek idő előtti meghibásodását is. Hűtés céljából ventilátort vagy hűtőberendezést tartalmaz.
Hűtőborda elv
Fourier hővezetési törvénye kimondja, hogy ha a testben hőmérsékleti gradiens van jelen, akkor a hő egy magas hőmérsékletű régióból a megengedett hőmérsékleti tartományba kerül. És ez háromféle módon érhető el, például konvencióval, sugárzással és vezetés.
Hűtőborda elv
Valahányszor két különböző hőmérsékletű tárgy érintkezik egymással, vezetés következtében a nagy hőhatású tárgy gyorsan mozgó molekulái ütköznek a hűvösebb tárgyak lassan mozgó molekuláival, és így hőenergiát juttatnak a hűvösebb tárgyra , és ezt hővezető képességnek nevezzük.
Hasonlóképpen, a hűtőborda átadja a hő- vagy hőenergiát egy magas hőmérsékletű komponensből egy alacsony hőmérsékletű közegbe, például levegőbe, vízbe, olajba stb. Általában alacsony hőmérsékletű közegként a levegőt használják, és ha vizet használnak közegként, akkor hideg lemeznek nevezik.
Hűtőbordák típusai
A hűtőbordákat különböző kritériumok alapján különböző kategóriákba sorolják. Vegyük figyelembe a főbb típusokat, nevezetesen az aktív hűtőbordákat és a passzív hűtőbordákat.
Hűtőbordák típusai
Aktív hűtőbordák
Ezek általában ventilátor típusúak, és hűtésre használják az energiát. Hűtőbordának vagy ventilátornak is nevezhetők. A ventilátorok tovább vannak besorolva golyóscsapágy típusba és hüvelyes csapágy típusba. A golyóscsapágyas motorventilátorokat előnyben részesítjük, mivel a munkaterületük hosszabb, és olcsóbb, ha hosszú fesztávolságú használatról van szó. Az ilyen típusú hűtőbordák teljesítménye kiváló, de nem hosszú távú alkalmazásokhoz, mivel mozgó alkatrészekből és egy kicsit drágák is.
Passzív hűtőbordák
Ezek nem rendelkeznek mechanikai alkatrészekkel, és alumínium bordázott radiátorokból készülnek. Ezek a konvekciós eljárás segítségével elvezetik a hőenergiát vagy a hőt. Ezek a legmegbízhatóbbak, mint az aktív hűtőbordák, és a passzív hűtőbordák hatékony működése érdekében ajánlatos a bordáikon át folyamatos légáramlást fenntartani.
Alumínium hűtőborda
A hűtőbordák általában fémekből készülnek, és az alumínium a leggyakoribb fém, amelyet a hűtőbordákban használnak. Tisztában vagyunk azzal a ténnyel, hogy az egyes fémek hővezető képessége eltérő. A fém hővezető képessége arányos a hűtőborda hőátadásával . Így, ha a fém hővezető képessége növekszik, akkor a
A hűtőborda hőátadó képessége is növekszik.
Alumínium hűtőborda
Az alumínium hővezető képessége 235 W / mK, ez a legolcsóbb és könnyű fém. Az alumínium hűtőbordákat extrudált hűtőbordáknak is nevezik, mivel extrudálással előállíthatók.
Bélyegzett hűtőbordák
Ezek olyan fémekből készülnek, amelyek bélyegzéssel egy adott alakot alkotnak. Ez a bélyegző létrehozza a hűtőbordákat, valahányszor a fémet a bélyegzőgépen mozgatják. Ezek olcsóbbak az extrudált hűtőbordákhoz képest.
Ezeket alacsony fogyasztású alkalmazásokhoz használják, ezért alacsony a teljesítményük.
Hűtőbordák megmunkálása
Ezeket megmunkálási eljárással állítják elő. Gyakran a csoportos fűrészt használják az anyag tömb eltávolítására, hogy a bordák pontos távolságot kapjanak. Ezek drágák, mivel sok fém veszteséget okozhat a gyártási folyamatban.
Bonded-Fin hűtőbordák
Ezeket gyakran használják fizikailag nagy alkalmazásokhoz, amelyek ésszerű teljesítményt igényelnek, például elektromos hegesztés és DC-DC tégla alkalmazások . Ezeket úgy készítik, hogy az egyes fémbordákat a hűtőborda aljához kötik. Ez két módszerrel történhet, nevezetesen a termikus epoxival, amely gazdaságos, a másik pedig keményforrasztással, amely drága.
Hajtogatott végű hűtőbordák
Ezeknek az összehajtott hűtőbordáknak nagy a felülete, és vannak hajtogatott hűtőbordás anyagaik, ezért nagyon nagy teljesítményűek és nagyon magas hőáram sűrűségűek. Ezekben a mosogatókban a levegő valamilyen csatornán keresztül közvetlenül a hőelnyelőkbe áramlik. Ez drága az egészet, mivel a gyártási és a csatornázási költségeket beleszámítják a mosogató teljes költségébe.
Skived hűtőbordák
Ezeknek a mosogatóknak a gyártási folyamatát használják, amely nagyon finom fémtömbök, általában réz gyártásával jár. Ennélfogva ezeket úgy hívják, hogy átfutó hőelnyelők. Ezek közepes vagy nagy teljesítményű hűtőbordák.
Kovácsolt hűtőbordák
Az olyan fémeket, mint a réz és az alumínium, nyomóerők alkalmazásával hőelnyelők képződésére használják. Ezt a folyamatot kovácsolási folyamatnak nevezik. Ezért kovácsolt hűtőbordáknak nevezik őket.
Single Fin szerelvény hűtőbordák
Ezek könnyűek és szűk helyeken is felszerelhetők. Alacsony vagy nagy teljesítményű képességekkel is rendelkeznek, és sok alkalmazáshoz felhasználhatók. De fő hátránya, hogy kissé drágák.
Elcsapott hűtőbordák
A hullámzás hideg munka kovácsolási folyamat, de olykor akár meleg munkafolyamatként is elvégezhető, amelyben az elem méretei szerszámká változnak. Ezek olcsók, közepes teljesítményűek és korlátozottak a légáramlás szabályozásában.
A hűtőbordák jelentősége az elektronikus áramkörökben
- A hűtőborda passzív hőcserélő, és úgy van kialakítva, hogy nagy felülettel érintkezzen a környező (hűtő) közeggel, mint a levegő. Az olyan alkatrészek vagy elektronikus alkatrészek vagy eszközök, amelyek hőmérsékletük mérsékléséhez nem elegendők, hűtéshez hűtőbordákat igényelnek. Minden elem által termelt hő vagy az elektronikus áramkör összetevője megbízhatóságának javítása és az alkatrész idő előtti meghibásodásának megakadályozása érdekében el kell oszlatni.
- Fenntartja a hőstabilitást minden elektromos és bármely áramkör elektronikus alkatrésze vagy bármely rendszer elektronikai alkatrészei. A hűtőborda teljesítménye olyan tényezőktől függ, mint az anyag megválasztása, a kiemelkedés kialakítása, a felületkezelés és a levegő sebessége.
- A számítógép központi processzorait és grafikus processzorait a hűtőbordák segítségével is hűtik. A hűtőbordákat hőterjesztőknek is nevezik, amelyeket gyakran használnak a számítógép memóriájának burkolataiként a hő eloszlásához.
- Ha az elektronikus áramkörökhöz nem biztosítanak hűtőbordákat, akkor fennáll az esélye az olyan alkatrészek meghibásodásának, mint a tranzisztorok, feszültségszabályozók, IC-k, LED-ek és teljesítménytranzisztorok. Még akkor is elektronikus áramkör forrasztása , ajánlott hűtőbordát használni az elemek túlmelegedésének elkerülése érdekében.
- A hűtőbordák nemcsak hőelvezetést biztosítanak, hanem a hőelvezetéshez is felhasználják a hő elvezetésével, ha a hő több. Alacsony hőmérséklet esetén a hűtőbordák hőtermelésre szolgálnak azáltal, hogy hőenergiát bocsátanak ki az áramkör megfelelő működéséhez.
A hűtőborda kiválasztása
A hűtőborda kiválasztásához a következő matematikai számításokat kell figyelembe vennünk:
Fontolgat
K: A hőelvezetési ráta wattban
T_j: Az eszköz maximális csatlakozási hőmérséklete 0C-ban
T_c: A készülék házának hőmérséklete 0 ° C-ban
T_a: A környezeti levegő hőmérséklete 0 ° C-on
T_s: A hűtőborda maximális hőmérséklete 0 ° C-on az eszközhöz viszonyítva
A hőellenállást a
R = ∆T / Q
Az elektromos ellenállást az adja
R_e = ∆V / I
A készülék csomópontja és háza közötti hőellenállást a
R_jc = (∆T_jc) / Q
A süllyedés ellenállását az adja
R_cs = (∆T_cs) / Q
A környezeti ellenállásra való süllyedést a
R_sa = (∆T_sa) / Q
Így a környezeti ellenálláshoz való kapcsolódást az adja
R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q
Most a hőelnyelő szükséges hőállósága
R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs
A fenti egyenletben a T_j, Q és R_jc értékeket a gyártó rögzíti, a T_a és R_cs értékeket a felhasználó határozza meg.
Tehát az alkalmazáshoz szükséges hűtőborda hőellenállásának kisebbnek vagy egyenlőnek kell lennie a fenti számított R_sa-val.
A hűtőborda kiválasztása során különféle paramétereket kell figyelembe venni, például a hűtőbordák számára megengedett hőköltségvetést, a levegő áramlási viszonyait (természetes áramlás, alacsony áramlású kevert, nagy áramlású kényszerű konvekció).
A hűtőborda térfogata úgy határozható meg, hogy a térbeli hőellenállást elosztjuk a szükséges hőellenállással. A térfogati hőellenállás tartománya az alábbi táblázatban található.
Az alábbi grafikon az alumínium hűtőborda méretének és a hőállóságnak a változását mutatja be példaként a hűtőborda megválasztására a hőellenállás alapján.
Terület vs hűtőborda hőállósága
Ez a cikk röviden tárgyalja a hűtőbordákat, a hűtőbordák különböző típusait és a hűtőbordák fontosságát az elektronikus áramkörökben. TöbbértA hűtőbordákkal kapcsolatos információkat kérjük, küldje el kérdéseitalább kommentálva.
Fotók:
- A hűtőborda ecnmag
- Hűtőborda elv streacom
- Hűtőbordák típusai elektronika-hűtés
- Alumínium hűtőborda specialchem4polymers
- Terület vs hőelnyelő hőállósága designworldonline
