التصميم الحراري لإمدادات الطاقة SBC
يمثل الكمبيوتر ذو اللوحة الواحدة (SBC) حلاً سهلاً ومتكاملاً للعديد من مشاكل التحكم. أدت شعبية هذه الفكرة إلى زيادة عدد منتجات SBC في السوق ، والتي تغطي مجموعة واسعة من متطلبات الأداء والتكلفة ، من الحلول القائمة على وحدات التحكم الدقيقة البسيطة نسبيًا إلى المعالجات المعقدة ولكن المدمجة عالية الأداء والبوابة الهجينة القابلة للبرمجة الميدانية المصفوفات. بشكل عام ، فإن الحاجة إلى تجميع قدر كبير من أداء الحوسبة في مساحة صغيرة تشكل تحديات في تصميم الغلاف والحزمة ، ولها تأثير متسلسل على النظام الفرعي لإمداد الطاقة.
للحرارة تأثير مباشر على أداء الأنظمة الإلكترونية. عادة ما تعمل الدوائر الإلكترونية ، خاصة تلك المستخدمة لتحويل الطاقة ونقلها ، بشكل أكثر كفاءة في درجات حرارة منخفضة ، وبالتالي تميل إلى تبديد طاقة أقل في شكل حرارة مهدرة. مع زيادة خرج الطاقة للنظام بأكمله ، تزداد زيادة الكفاءة التي يمكن الحصول عليها من خلال التبريد الفعال بشكل كبير.
سيكون للعملية الأكثر برودة أيضًا تفاعل متسلسل على الموثوقية. إذا تم تشغيل النظام عند درجة حرارة منخفضة ، فسيتم تقليل احتمالية فشلها خلال فترة زمنية معينة. تجعل هذه العوامل من المهم مراعاة جميع الاحتمالات عند النظر إلى خيارات تصميم مزود الطاقة ، مثل منحنيات التبريد والحمل مقابل الكفاءة. هناك ثلاث طرق رئيسية لتبديد الحرارة للوحدات الإلكترونية مثل مصدر الطاقة: الإشعاع والحمل الحراري والتوصيل. بالنسبة للأنظمة الإلكترونية المستخدمة في معظم البيئات ، يعتبر الحمل الحراري والتوصيل هو الأكثر أهمية.
من خلال الحمل الحراري ، عندما يتم نقل الطاقة من المكونات الصلبة للنظام إلى جزيئات الهواء ، سيتم نقل الحرارة من مصدر الطاقة. يتناسب معدل فقدان الحرارة مع سرعة تدفق الهواء عبر النظام. لذلك ، سيوفر تبريد الهواء القسري درجة أكبر من التبريد مقارنة بالحركة الطبيعية الناتجة عن التجميع الحراري الذي ينقل الطاقة إلى جزيئات الهواء.
يوفر التوصيل من خلال ركيزة PCB أو هيكل النظام طريقة أخرى لتبديد الحرارة من مصدر الطاقة ، على الرغم من اعتباره تقليديًا أقل أهمية من الحمل الحراري. بالإضافة إلى ذلك ، في النظام القائم على SBC ، من المهم أيضًا ألا يتم نقل حرارة مصدر الطاقة إلى مجمع المعالج ، لأنه سيزيد من احتمال دخول الجهاز في الإغلاق الحراري لحماية نفسه في ظل ظروف الحمل العالي.
بشكل عام ، يساعد المحتوى النحاسي العالي لثنائي الفينيل متعدد الكلور والمعدن الموجود في الغلاف على توفير مسار جيد للحرارة لتتدفق من مصدر الطاقة من خلال التوصيل. ستساعد المشعات المثبتة خارج العلبة في نقل الحرارة من النظام إلى الأماكن التي يمكن أن تضيع فيها بالحمل الحراري. يوصى بسد أي فجوة بين الجهاز ليتم تبريده باستخدام مادة لاصقة موصلة للحرارة وزيادة نقل الحرارة من الجهاز إلى المبرد. تعمل البراغي أو المشابك على زيادة ضغط التلامس ، مما يحسن أيضًا نقل الحرارة إلى غرفة التبريد.
سيؤثر اتجاه مصدر الطاقة في النظام أيضًا على أداء التبريد ، اعتمادًا على تصميم المكونات الداخلية. عندما يميل الهواء الساخن إلى الارتفاع ، يميل مصدر الطاقة المثبت أسفل SBC إلى نقل الحرارة إلى المكونات الموجودة في مجمع المعالج. إذا تم تثبيت اللوحة عموديًا وكانت PSU على الجانب ، فسيكون تأثير الهواء الساخن أقل. ومع ذلك ، قد يتم وضع المكونات الحساسة للحرارة بشكل أفضل في الجزء السفلي من الوحدة.
عند استخدام المبددات الحرارية داخليًا ، يجب أن تكون زعانف أكبر غرفة تبريد موازية لاتجاه تدفق الهواء. بطبيعة الحال ، سيكون تدفق الهواء محدودًا بسبب العوائق التي يجب أخذها في الاعتبار. ستساعد الطريقة التي يخرج بها الهواء من النظام في تحديد كفاءة تدفق الهواء. من أجل منع تراكم الضغط وتقليل كفاءة المروحة ، يجب أن تكون مساحة المقطع العرضي لمخرج الهواء أكبر بنسبة 50 بالمائة على الأقل من مساحة المقطع العرضي للمدخل.
بالنظر إلى هذه العوامل ، من خلال النظر في المعلمات الحرارية المصممة حول النظام بأكمله ، لا يمكن للمصممين الاستفادة الكاملة من توفر SBC عالي الأداء فحسب ، بل يمكنهم أيضًا الاستفادة الكاملة من محولات الطاقة الجاهزة.
