Reka bentuk penyejukan terma untuk peranti bekalan kuasa
Kita semua tahu bahawa pengurusan haba adalah aspek penting dalam pengurusan kuasa. Ia perlu memastikan komponen dan sistem dalam had suhu. Penyelesaian pasif bermula dengan heatsink dan paip haba, dan boleh menggunakan kipas untuk penyejukan aktif untuk meningkatkan kesan penyejukan.
Pemodelan sistem tahap komponen dan tahap produk siap membolehkan pereka bentuk membuat analisis anggaran pesanan pertama bagi strategi penyejukan. Menggunakan dinamik bendalir pengiraan untuk analisis lanjut boleh memahami sepenuhnya keadaan haba keseluruhan dan kesan perubahan dalam strategi penyejukan. Semua penyelesaian pengurusan haba melibatkan pertukaran dalam saiz, kuasa, kecekapan, berat, kebolehpercayaan dan kos, dan mesti menilai keutamaan dan kekangan projek.
Semua penyelesaian pengurusan haba mengikut prinsip asas fizik. Dalam mod penyejukan, terdapat tiga cara pengaliran haba: sinaran, pengaliran dan perolakan
Bagi kebanyakan sistem elektronik, penyejukan yang diperlukan untuk mencapai adalah untuk membiarkan haba meninggalkan sumber haba terus melalui pengaliran, dan kemudian memindahkannya ke tempat lain melalui perolakan. Cabaran reka bentuk adalah untuk menggabungkan pelbagai perkakasan pengurusan haba untuk mencapai pengaliran dan perolakan yang diperlukan dengan berkesan. Terdapat tiga elemen penyejukan yang paling biasa digunakan: radiator, paip haba dan kipas. Radiator dan paip haba ialah sistem penyejukan pasif tanpa bekalan kuasa, yang juga termasuk kaedah pengaliran dan perolakan teraruh semula jadi. Sebaliknya, kipas adalah sistem penyejukan udara paksa aktif.
Penyejukan Heatsink:
Heatsink ialah struktur aluminium atau tembaga, yang boleh memperoleh haba daripada sumber haba melalui pengaliran dan memindahkan haba ke aliran udara (dalam beberapa kes, ke air atau cecair lain) untuk merealisasikan perolakan. Radiator datang dalam beribu-ribu saiz dan bentuk, daripada sirip logam bercop kecil yang menyambungkan satu transistor kepada penyemperitan besar dengan banyak sirip yang boleh memintas dan memindahkan haba ke aliran udara perolakan.
Salah satu kelebihan heatsink ialah tiada bahagian bergerak, tiada kos operasi, dan tiada mod kegagalan. Sebaik sahaja heatsik bersaiz betul disambungkan kepada sumber haba, apabila udara panas meningkat, perolakan secara semula jadi akan berlaku, bermula dan terus membentuk aliran udara. Oleh itu, kelebihan ini sangat penting apabila menggunakan heatsink untuk menyediakan aliran udara yang lancar antara salur masuk dan keluar sumber haba. Selain itu, salur masuk mestilah di bawah radiator dan salur keluar mestilah di atas; Jika tidak, udara panas akan bertakung pada sumber haba, yang akan memburukkan lagi keadaan.
Menambah Paip Haba:
Fungsi paip haba adalah untuk menyerap haba dari sumber haba dan memindahkannya ke kawasan yang lebih sejuk, tetapi ia sendiri tidak bertindak sebagai radiator. Apabila tidak ada ruang yang cukup berhampiran sumber haba untuk meletakkan radiator atau aliran udara tidak mencukupi, paip haba boleh digunakan. Paip haba mempunyai kecekapan tinggi dan boleh memindahkan haba dari sumber ke tempat yang lebih mudah untuk pengurusan.
Menambah kipas penyejuk:
Jelas sekali, peminat akan meningkatkan kos, memerlukan ruang dan meningkatkan bunyi sistem. Sebagai peranti elektromekanikal, kipas juga terdedah kepada kegagalan, yang menggunakan tenaga dan menjejaskan kecekapan keseluruhan sistem. Walau bagaimanapun, dalam banyak kes, terutamanya apabila laluan aliran udara melengkung, menegak atau tersekat, mereka biasanya satu-satunya cara untuk mendapatkan aliran udara yang mencukupi. Banyak aplikasi menggunakan kipas terkawal haba yang beroperasi hanya apabila diperlukan untuk mengurangkan kelajuan, dengan itu mengurangkan penggunaan kuasa dan menggunakan bilah yang meminimumkan hingar pada kelajuan operasi yang optimum.
Pemodelan dan simulasi terma:
Pemodelan dan simulasi adalah penting untuk strategi pengurusan haba yang cekap untuk menentukan berapa banyak udara penyejukan diperlukan dan cara penyejukan dicapai. Aliran udara melalui pelbagai sumber haba boleh bersaiz untuk mengekalkan suhunya di bawah had yang dibenarkan. Menggunakan suhu udara, aliran udara bukan paksaan yang tersedia, aliran udara kipas dan faktor lain untuk pengiraan asas, kita boleh memahami secara kasar keadaan suhu.
Dengan membuat beberapa pelarasan, pereka bentuk boleh melihat sama ada port udara yang lebih besar memerlukan lebih banyak udara, menentukan sama ada laluan aliran udara lain adalah lebih berkesan, mengenal pasti perbezaan dalam penggunaan radiator yang lebih besar atau berbeza, menyiasat penggunaan paip haba untuk menggerakkan titik panas, dsb. Pakej perisian pemodelan CFD ini boleh menjana data jadual dan imej warna pelesapan haba. Perubahan dalam saiz kipas, aliran udara dan kedudukan juga mudah untuk dimodelkan.
Pengurusan kuasa juga pengurusan terma, terutamanya bagaimana penyejukan fungsi berkaitan kuasa akan menjejaskan reka bentuk terma dan pengumpulan haba. Di samping itu, walaupun komponen dan sistem terus berfungsi dalam julat spesifikasi, peningkatan suhu akan menyebabkan perubahan prestasi dengan perubahan parameter komponen. Terlalu panas juga boleh memendekkan hayat komponen dan dengan itu memendekkan masa min antara kegagalan, yang juga merupakan faktor yang perlu dipertimbangkan untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.
