الحلول الحرارية لمعدات الطاقة الإلكترونية شائعة الاستخدام
تتطور المعدات الإلكترونية ذات الطاقة الحديثة بسرعة نحو التكامل العالي والتجميع عالي الكثافة وسرعة التشغيل العالية. باعتبارها جوهر المعدات الإلكترونية للطاقة ، تعمل الشريحة بشكل أسرع وأسرع ، وتستهلك المزيد والمزيد من الطاقة وتنبعث المزيد والمزيد من الحرارة. إذا لم تكن قدرة تبديد الحرارة للجهاز قوية ، فإن تبديد الطاقة سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المنطقة النشطة للرقاقة ودرجة حرارة الوصلة في الجهاز.
معدل فشل المكونات له علاقة أسية مع درجة حرارة الوصلة ، وينخفض الأداء مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يزيد معدل الفشل بمقدار مرتين لكل زيادة بمقدار 10 درجات في درجة حرارة تشغيل المكونات.
لذلك ، من أجل تحسين أداء العمل وموثوقية المعدات الإلكترونية للطاقة ، من الضروري والأكثر إلحاحًا تنفيذ تصميم حراري معقول للمعدات الإلكترونية واتخاذ تدابير تبديد الحرارة الخارجية المعقولة. في الوقت الحاضر ، تشمل تقنيات تبديد الحرارة الشائعة لمعدات الطاقة الإلكترونية تبريد الهواء ، التبريد السائل ، تكنولوجيا الأنابيب الحرارية ، إلخ.
تبريد الهواء:
يعد استخدام المبدد الحراري المبرد بالهواء لتبريد الرقائق الإلكترونية هو أبسط طرق تبديد الحرارة وأكثرها مباشرة وأقل تكلفة. بشكل عام ، تُستخدم تقنية تبريد الهواء أو تبريد الهواء القسري في الغالب في الأجهزة أو المعدات الإلكترونية ذات استهلاك الطاقة المنخفض أو المتوسط. في الوقت الحالي ، يتم استخدام مراوح متطورة ومشتتات حرارية كبيرة المساحة ، ويمكن أن تصل قدرة التبريد لتقنية تبريد الهواء إلى 50 وات · سم -2. مبدأ المبدد الحراري المبرد بالهواء بسيط للغاية: الحرارة المشتتة بواسطة الرقاقة تنتقل إلى القاعدة المعدنية من خلال مواد الترابط ، ثم إلى المشتت الحراري ، يتم تبديد الحرارة في الهواء من خلال الحمل الحراري الطبيعي أو الحمل القسري. التوصيل والحمل الحراري هما طريقتان رئيسيتان لنقل الحرارة. لنقل الحرارة المشتتة بواسطة الرقاقة إلى بيئة الغلاف الجوي تحت ظروف درجة الحرارة المسموح بها ، يمكن اعتماد الطرق التالية لتقوية التوصيل والتبريد الحراري بالحمل الحراري.
التبريد السائل:
يسمى التبريد السائل أيضًا بالتبريد المائي. كفاءتها في التبريد عالية ، وتوصيلها الحراري أكثر من 20 مرة من تبريد الهواء التقليدي ، ولا يوجد ضوضاء عالية لتبريد الهواء ، والتي يمكن أن تحل مشاكل التبريد وتقليل الضوضاء بشكل أفضل. يمكن تقسيم جهاز التبريد السائل تقريبًا إلى أربعة أجزاء: مضخة الماء الصغيرة ، أنبوب التدوير ، صندوق امتصاص الحرارة والمشتت الحراري. مبدأ تبديد حرارة تبريد الماء بسيط للغاية. تبديد حرارة تبريد الماء عبارة عن جهاز مغلق لتدوير السائل ، من خلال الطاقة التي تولدها المضخة ، يتم تعزيز دوران السائل في النظام المغلق ، ويتم إحضار الحرارة الناتجة عن الرقاقة التي يمتصها صندوق امتصاص الحرارة إلى جهاز تبديد الحرارة باستخدام مساحة أكبر لتبديد الحرارة من خلال دوران السائل. يعود السائل المبرد إلى معدات امتصاص الحرارة مرة أخرى لتبريد دائري مستمر.
تقنية Heatpipe:
أنبوب الحرارة هو عنصر تبادل حراري ذو كفاءة عالية في نقل الحرارة. يقترن انتقال الحرارة بين السوائل الباردة والساخنة بعملية تغيير الطور من التبخر والتكثيف لوسط العمل في أنبوب الحرارة. يمكن أن تصل الموصلية الحرارية المكافئة إلى 103 ~ 104 مرة من المعدن. بالمقارنة مع معدات تبديد الحرارة التقليدية ، لا يحتاج أنبوب الحرارة إلى استهلاك الطاقة ، وله مساحة صغيرة وقدرة تبريد عالية ، ونقل الحرارة لكل وحدة مساحة مرتفع. كعنصر فعال في توصيل الحرارة ، فإن أنبوب الحرارة مناسب لتبديد الحرارة تحت تدفق حرارة عالي ويمكن استخدامه للمكونات الإلكترونية للحصول على معدل تصدير حرارة مرتفع. في الوقت الحالي ، وصلت أقصى قدرة لتبديد الحرارة لمبرد أنبوب الحرارة المعروف لتبديد الحرارة للمكونات الإلكترونية عالية الطاقة إلى 200 وات · سم -2.
حلول التبريد الحراري المختلفة لها مزايا وعيوب مختلفة. في التطبيق العملي ، يجب اختيار طرق تبديد الحرارة المتنوعة وفقًا لاحتياجات معدات الطاقة. بهذه الطريقة فقط يمكن للمعدات الإلكترونية أن تقدم أداءً كاملاً لأقصى أداء لها وعمرها التشغيلي المستقر.
