كيفية تقليل المقاومة الحرارية للجهاز الكهربائي
نظرًا لأن المعدات أصبحت أكثر قوة وصغيرة الحجم، فقد بذل المهندسون في مختلف الصناعات جهودًا متواصلة في الإدارة الحرارية للمنتجات الإلكترونية. على الرغم من وجود العديد من الحلول الإبداعية التي يمكنها التخلص من الطاقة الحرارية من خلال أجهزة التوصيل الحراري ذات درجة الحرارة العالية مثل المراوح والمبردات السائلة وأنابيب التوصيل الحراري، فقد حقق الجهاز نفسه أيضًا الكثير من التقدم لتحسين الأداء الحراري بشكل أساسي.
درجة حرارة العمل:
عند تصميم المنتجات النهائية مثل معدات إنترنت الأشياء أو الأدوات الطبية أو أجهزة الاستشعار الصناعية، فإن كل جهاز تقريبًا يأخذ درجة حرارة التشغيل المحيطة القصوى كمعلمة. يتم ضبط الحد الأقصى لدرجة الحرارة المحيطة من قبل الشركة المصنعة للجهاز لضمان وصول أداء الجهاز إلى مستوى مقبول وعدم تلف الخصائص الفيزيائية. على سبيل المثال، يمكن لبعض ترانزستورات التحويل أن تتحمل أحمال طاقة عالية جدًا، لكن وصلات أشباه الموصلات الداخلية الخاصة بها سوف تذوب إذا تعرضت لدرجة حرارة محيطة عالية جدًا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن درجة الحرارة سوف تؤثر بشكل مباشر على موصلية المادة. إذا تم تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل، فقد يتغير أداء الجهاز.
إزالة الحرارة من المصدر:
الأجهزة ذات استهلاك الطاقة الداخلي الثابت وعتبات درجة الحرارة المحيطة، مثل معظم أجهزة تحويل الطاقة والدوائر المتكاملة، تعتمد درجة حرارة سطح الغلاف على المقاومة الحرارية الداخلية وكفاءة نقل الحرارة. تصف المقاومة الحرارية الداخلية كفاءة انتقال الحرارة من مصدر الحرارة إلى سطح الجهاز. ومع ذلك، عندما يفكر معظم الناس في إدارة الحرارة، فإنهم سيفكرون في كفاءة نقل الحرارة من الأجهزة إلى البيئة، أو نقل الحرارة بالحمل الحراري أو بالتوصيل أو بالإشعاع. عادة ما تكون هذه الطرق عبارة عن مبادلات حرارية سلبية، ومراوح، وأنظمة تبريد سائلة، وأنابيب حرارية، ومبددات حرارة.
أفضل طريقة للحفاظ على درجة حرارة جيدة للغلاف هي التغيير المباشر للمقاومة الحرارية الداخلية للمعدات وكفاءة تبديد الحرارة إلى البيئة المحيطة. جهاز الإدارة الحرارية المثالي لديه مقاومة حرارية صفر وتبديد حرارة لا نهائي. ومع ذلك، نظرًا لأن الأجهزة مصنوعة من مواد حقيقية، فإن كل مادة لها خصائص المقاومة الحرارية الفريدة الخاصة بها، ولا يمكن لأي نظام نقل الحرارة بشكل مثالي، ويجب على مصممي النظام محاولة تحسين الأداء الحراري لكل جهاز رئيسي منذ المرحلة الأولى من التصميم.
متغير ثابت:
كما نعلم، عادةً ما تكون المعلمات المختلفة للتطبيق ثابتة، لذا يجب تطوير التصميم لتلبية هذه المتطلبات. وفي بعض الحالات، تعتمد كفاءة الجهاز ودرجة الحرارة المحيطة وآلية نقل الحرارة للنظام على التطبيق النهائي. في كثير من الحالات، إذا كان الجهاز سيحقق ظروف تشغيل مقبولة ودرجة حرارة منخفضة للمبيت، فإن الطريقة الوحيدة هي تحسين التصميم الحراري الداخلي واختيار الجهاز ذي المقاومة الحرارية الداخلية المنخفضة.
