Cara mengekalkan suhu rendah: pemilihan radiator dan asas penggunaan
Kebanyakan komponen elektronik, terutamanya mikropemproses dan mikropengawal, terus meningkat dalam ketumpatan haba disebabkan saiznya yang terus mengecil. Memandangkan jangka hayat, kebolehpercayaan dan prestasi adalah berkadar songsang dengan suhu operasi peranti, hasil evolusi ini ialah reka bentuk dan pengurusan terma telah menjadi isu reka bentuk utama. Oleh itu, adalah menjadi tanggungjawab pereka' untuk mempunyai pemahaman yang jelas tentang pengurusan haba yang berkesan dan penyelesaian radiator yang tersedia untuk mengekalkan suhu operasi peralatan dalam julat yang ditetapkan oleh pembekal.
Prinsip kerja radiator adalah untuk meningkatkan luas permukaan peranti yang terdedah kepada penyejuk (udara). Jika radiator dipasang dengan betul, ia boleh mengurangkan suhu peralatan dengan menambah baik pemindahan haba merentasi sempadan udara pepejal ke udara ambien yang lebih sejuk.
Artikel ini menggariskan pilihan sink haba dan menyediakan panduan tentang reka bentuk yang betul, pemilihan komponen dan amalan terbaik untuk mencapai prestasi terma yang cemerlang. Ia juga menerangkan penyelesaian radiator Ohmite' sebagai contoh. Kebanyakan komponen elektronik, terutamanya mikropemproses dan mikropengawal, terus meningkat dalam ketumpatan haba disebabkan saiznya yang terus mengecil. Memandangkan jangka hayat, kebolehpercayaan dan prestasi adalah berkadar songsang dengan suhu operasi peranti, hasil evolusi ini ialah reka bentuk dan pengurusan terma telah menjadi isu reka bentuk utama. Oleh itu, adalah menjadi tanggungjawab pereka' untuk mempunyai pemahaman yang jelas tentang pengurusan haba yang berkesan dan penyelesaian radiator yang tersedia untuk mengekalkan suhu operasi peralatan dalam julat yang ditetapkan oleh pembekal.
Prinsip kerja radiator adalah untuk meningkatkan luas permukaan peranti yang terdedah kepada penyejuk (udara). Jika radiator dipasang dengan betul, ia boleh mengurangkan suhu peralatan dengan menambah baik pemindahan haba merentasi sempadan udara pepejal ke udara ambien yang lebih sejuk.
Artikel ini menggariskan pilihan sink haba dan menyediakan panduan tentang reka bentuk yang betul, pemilihan komponen dan amalan terbaik untuk mencapai prestasi terma yang cemerlang. Ia juga menerangkan penyelesaian radiator Ohmite' sebagai contoh.
Kuasa dalam litar bersepadu (IC) dilesapkan dalam bentuk haba dari persimpangan transistor aktif, dan suhu persimpangan adalah berkadar dengan kuasa yang dilesapkan. Pengilang menentukan suhu simpang maksimum, tetapi biasanya sekitar 150°C. Melebihi suhu simpang ini biasanya akan menyebabkan kerosakan peranti, jadi pereka bentuk mesti mencari cara untuk memindahkan sebanyak mungkin haba daripada IC. Untuk melakukan ini, mereka boleh bergantung pada model yang agak mudah untuk mengukur aliran haba. Model ini serupa dengan pengiraan elektrik hukum Ohm, berdasarkan konsep rintangan haba, dengan simbol θ.
Rintangan terma merujuk kepada rintangan yang dihadapi apabila haba mengalir dari satu medium ke medium lain. Unitnya ialah Celsius/Watt (°C/W), yang ditakrifkan seperti berikut:
dalam:
θ ialah rintangan haba merentasi penghalang haba dalam ℃/W. ∆T ialah perbezaan suhu merentasi penghalang haba dalam ℃.
P ialah kuasa yang hilang oleh nod, dalam watt. Daripada susun atur fizikal IC dan sink haba, terdapat banyak antara muka terma. Yang pertama ialah antara simpang dan kes IC dan diwakili oleh rintangan haba θjc.
Sinki haba diikat pada IC menggunakan bahan antara muka terma (TIM) seperti tampal haba atau pita haba untuk meningkatkan kekonduksian terma antara kedua-dua peranti. Lapisan pengalir haba ini secara amnya mempunyai rintangan haba yang sangat rendah, yang merupakan sebahagian daripada rintangan haba dari cangkerang ke sink haba dan diwakili oleh θcs. Tahap terakhir ialah antara muka antara radiator dan persekitaran sekeliling, dilambangkan dengan θsa.
Rintangan terma adalah seperti perintang dalam litar elektronik, yang disambungkan secara bersiri. Jumlah semua rintangan haba ialah jumlah rintangan haba dari simpang ke udara ambien.
Secara amnya, vendor IC akan secara tersirat atau eksplisit menentukan rintangan haba dari simpang ke kes. Spesifikasi ini boleh disediakan dalam bentuk suhu kes maksimum, menghapuskan salah satu elemen rintangan haba. Pereka bentuk IC aplikasi tidak mempunyai kawalan ke atas ciri rintangan haba simpang ke kes itu. Walau bagaimanapun, pereka bentuk boleh memilih ciri TIM dan sink haba untuk menyejukkan IC sepenuhnya dan mengekalkan suhu simpang di bawah suhu maksimum yang ditentukan. Secara umumnya, lebih kecil rintangan haba TIM dan sink haba, lebih rendah suhu kes IC untuk disejukkan.
Dari perspektif pelesapan haba, memilih radiator agak mudah. Seperti yang dinyatakan di atas, sink haba siri Ohmite BG menyediakan penyelesaian yang boleh dilaksanakan kepada masalah penyejukan IC dalam pakej BGA.
