الحل الحراري للتبديل الصناعي

نعلم جميعًا أنه إذا كانت المنتجات الإلكترونية سيئة تبديد الحرارة، فسوف تنخفض كفاءة تشغيل الرقاقة بشكل كبير. إذا تجاوزت درجة حرارة التشغيل المسموح بها، فسوف تتعطل المعدات أو حتى تحرقها. لذلك، عند تصميم المفاتيح الصناعية، يجب علينا أن نولي اهتماما كافيا لتصميم تبديد الحرارة، واختيار الحل الحراري المناسب والمعلمات.

يشتمل التصميم الحراري لمعدات التبديل الصناعية بشكل أساسي على ثلاثة أنواع من التقنيات: عدم تركيب المشتتات الحرارية، وتركيب المشتتات الحرارية، والتبريد السائل.

1. لا يوجد تركيب مبدد حراري، عادةً لتبريد الأجهزة منخفضة الطاقة، والتصميم من الجوانب الثلاثة التالية لتحسين كفاءة تبديد الحرارة دون تركيب مشعاع:
الطريقة الأولى هي تبديد الحرارة بالتوصيل، حيث يمكن استخدام مواد ذات موصلية حرارية عالية لتصنيع مكونات نقل الحرارة، أو تقليل المقاومة الحرارية للتلامس وتقصير المسار الحراري قدر الإمكان.
النوع الثاني هو تبديد الحرارة بالحمل الحراري، ويتضمن طريقتين: تبديد الحرارة بالحمل الطبيعي وتبديد الحرارة بالحمل القسري. ينبغي لتبديد الحرارة بالحمل الحراري الطبيعي الانتباه إلى النقاط التالية: يجب ترك مساحة إضافية عند تصميم لوحات الدوائر المطبوعة ومكوناتها؛ عند ترتيب المكونات، ينبغي الاهتمام بالتوزيع المعقول لمجال درجة الحرارة؛ زيادة منطقة الاتصال مع وسائل الحمل الحراري
الطريقة الثالثة هي الاستفادة من خصائص الإشعاع الحراري، والتي يمكن تحقيقها عن طريق زيادة خشونة سطح عنصر التسخين، أو زيادة فرق درجة الحرارة البيئية حول العنصر المشع، أو زيادة المساحة السطحية لعنصر التسخين.
هذا التصميم، الذي لا يتطلب مشتتات حرارية إضافية، يقوم عمومًا بتوصيل حرارة الشريحة إلى الغلاف الخارجي للمنتج، ويزيد من مساحة التبادل الحراري، ويلعب دورًا في التبريد السريع. وفي نفس الوقت، يتم أيضًا فتح فتحات التهوية على الهيكل، أو يتم إضافة مراوح النظام لزيادة التبادل الحراري بين داخل الهيكل وخارجه.

2. إضافة غرفة تبريد الهواء:

من خلال إضافة المبدد الحراري لتبريد الهواء، يمكننا بسهولة تبريد الجهاز عن طريق التبريد النشط أو التبريد بالهواء القسري، ولكن ما زلنا بحاجة إلى مراعاة النقاط التالية:

1. اختيار غرفة التبريد. مبدأ اختيار المبدد الحراري هو اختيار المبدد الحراري ذو الحجم الصغير والوزن الخفيف قدر الإمكان على أساس ضمان تبديد الحرارة الكافي، وذلك لتوفير المساحة الداخلية وتقليل الوزن الإجمالي لمحول الطاقة.

2. تركيب غرفة التبريد. عند تركيب المبدد الحراري، يجب اختيار طريقة التثبيت ذات تبديد الحرارة المنخفض والمقاومة الحرارية قدر الإمكان.

3. تقليل المقاومة الحرارية للواجهة. يجب أن يكون سطح المبدد الحراري مسطحًا وناعمًا، ويتم دهنه بدهن السيليكون أو حشية موصلة للحرارة لتقليل المقاومة الحرارية للتلامس بين الرادياتير وأشباه موصلات الطاقة.

3. تصميم مروحة التبريد:

تعمل مروحة المحول التجاري العادي دائمًا بأقصى سرعة (SPD)، الأمر الذي لا يتسبب في إهدار الطاقة وزيادة الضوضاء الإجمالية فحسب، بل يزيد أيضًا من توليد الطاقة غير الضروري وتراكم الغبار داخل الهيكل. والأهم من ذلك، أن عمر المروحة بأقصى سرعة يبلغ حوالي 20000 ساعة، أي 2.28 سنة (وفقًا للبيانات المقدمة من SANYOFANDATASHEET). بعد 20000 ساعة، ستقل سرعة المروحة تدريجيًا، مما يسبب عدم استقرار الجهاز بأكمله. ومع ذلك، وبسبب عدم وجود وحدات مراقبة، يصعب اكتشاف هذا الخطر الخفي. على سبيل المثال، عندما يزداد معدل فقدان حزم المفاتيح الصناعية تدريجيًا، ليس من السهل اكتشاف أن ذلك يرجع إلى تقادم المروحة، وانخفاض السرعة، وتراكم الغبار السميك جدًا، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة المفتاح المكونات داخل الهيكل في الارتفاع.

في المرحلة المبكرة من تصميم المفتاح، يجب أن نأخذ في الاعتبار تمامًا بيئة تشغيل الجهاز وأعلى درجة حرارة تشغيل لجميع المكونات الإلكترونية، من أجل ضبط درجة حرارة عمل شريحة التسخين. بعد ذلك، عند تصميم هيكل اللوحة الأم والهيكل، يجب علينا أيضًا أن نأخذ في الاعتبار تصميم المبدد الحراري لتنسيق التصميم الحراري والهيكلي مع أفضل مخطط مطابق، وتلبية المتطلبات المختلفة لتشغيل المعدات.