التصميم الحراري للأجهزة الكهربائية

في الوقت الحاضر ، تتطور المكونات الإلكترونية نحو التصغير والتكامل العالي والكفاءة العالية ، مما يحسن أداء المعدات الإلكترونية بشكل فعال ، كما يتطور حجم المعدات الإلكترونية نحو التصغير. هذا يجعل التصميم الحراري للمنتجات الإلكترونية أكثر صعوبة. تتكون المعدات الإلكترونية من وحدات وحدات متعددة. عندما يتم تشغيل الجهاز ، ستولد هذه المكونات الإلكترونية الكثير من الحرارة ، وسترتفع درجة الحرارة داخل الجهاز بسرعة. إذا تعذر نقل الحرارة وانبعاثها في الوقت المناسب ، فستؤثر بشكل خطير على التشغيل العادي للجهاز ، بل وستتلفه. لذلك ، يعد تصميم تبديد الحرارة جزءًا مهمًا جدًا من التصميم الهيكلي للمعدات الإلكترونية.

طريقة انتقال الحرارة:

بشكل عام ، هناك ثلاثة أشكال للتوصيل الحراري: التوصيل ، والحمل الحراري ، والإشعاع.

اختيار وضع التبريد:

نظرًا لأن المعدات الإلكترونية تحتوي على مكونات إلكترونية متعددة ، فإن هيكل الجهاز معقد أيضًا. هناك العديد من طرق نقل الحرارة الداخلية لهيكل المعدات الإلكترونية ، وفي كثير من الحالات ، يتعايش العديد منها. لذلك ، معلمات المكونات الإلكترونية وبيئة العمل مطلوبة لتحديد طريقة تبديد الحرارة. تحتاج المكونات الإلكترونية المستخدمة في بيئة رطبة إلى اعتماد تصميم مغلق لتبديد الحرارة. بالنسبة للمعدات الإلكترونية التي لا تحتاج إلى تصميم مغلق ، يتم اختيار تبديد الحرارة الطبيعي كطريقة لتبديد الحرارة ، ومع ذلك ، بالنسبة للمعدات التي تولد الكثير من الحرارة ، من الضروري تعزيز تبديد الحرارة أو استخدام تبريد الهواء القسري لتبديد الحرارة.

التصميم الحراري بشكل أساسي:

تبريد الهواء بالحمل الطبيعي: استخدم غلاف الجهاز كمبرد ، وثبّت جهاز التسخين على الغلاف ، وانقل الحرارة مباشرة إلى الهواء. التبريد الطبيعي أكثر ملاءمة لأجهزة التسخين منخفضة الطاقة.

التبريد القسري للهواء بالحمل الحراري: إنه ليس بسيطًا في التصميم فحسب ، بل إنه مناسب أيضًا واقتصاديًا للاستخدام ، واستخدامه أكثر شمولاً بسبب موثوقيته العالية.

التبريد السائل: نظرًا لكفاءته العالية واكتنازه ، فإنه يستخدم على نطاق واسع لتبريد الوحدات الإلكترونية ذات السيولة الحرارية العالية ، وقد أصبح محور أبحاث التصميم الحراري. يمكن أن يكون التبريد السائل أحادي الطور أو مرحلتين ، بما في ذلك بشكل أساسي التبريد المباشر أو غير المباشر.

تبريد TEC: مزاياها هي عدم وجود ضوضاء واهتزاز ، هيكل مضغوط ، تشغيل وصيانة مريحة ، لا يوجد مبرد ، ويمكن تعديل سعة التبريد وسرعة التبريد عن طريق تغيير التيار. يستخدم على نطاق واسع في الأنظمة ذات درجة الحرارة الثابتة وكثافة الطاقة ، ويمكن استخدامه أيضًا لتبريد الأجهزة الإلكترونية فائقة التوصيل ذات درجة الحرارة المنخفضة.

تبريد القناة الصغيرة:

على رقاقات أو ركائز السيليكون متباينة الخواص ، يتم استخدام الحفر متباين الخواص لإنشاء قنوات مقياس. عندما يتدفق السائل عبر قناة المشهد ، يمكن للسائل أن يسخن أو يمتص الطاقة الحرارية مباشرة. في هذا الوقت ، يكون السائل في حالة غير متوازنة للغاية ، وطاقة نقل الحرارة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر التجارب أنه حتى عندما يتدفق المبرد عبر القناة الدقيقة في مرحلة واحدة ، فإن تأثير التبريد الخاص به أفضل بكثير من استخدام الغليان السائل للتبريد.

في السنوات الأخيرة ، تم إجراء بحث مستمر يتعلق بتكنولوجيا التصميم الحراري. أثناء التطوير المستمر للعديد من المواد ذات الموصلية الحرارية العالية ، فإن الاستخدام الواسع لهذه المواد سيحسن بشكل كبير تكنولوجيا تبديد الحرارة الحالية للمعدات الإلكترونية.