Siri Teknologi Pengurusan Terma: Pengurusan Penyejukan Kuasa
Apabila jurutera elektrik menyebut istilah"pengurusan kuasa", kebanyakan orang memikirkan tiub MOS, penukar, transformer, dsb.
Malah, pengurusan kuasa adalah lebih daripada itu.
Bekalan kuasa akan menjana haba apabila ia berfungsi, dan kenaikan suhu berterusan akan menyebabkan perubahan prestasi, yang akhirnya boleh menyebabkan kegagalan sistem.
Selain itu, haba akan memendekkan hayat komponen dan menjejaskan kebolehpercayaan jangka panjang.
Oleh itu, pengurusan kuasa juga melibatkan pengurusan haba. Mengenai pengurusan haba, terdapat dua sudut pandangan yang perlu difahami:
& quot;Mikro"|Masalah
Satu komponen telah terlalu panas disebabkan penjanaan haba yang berlebihan, tetapi suhu seluruh sistem dan kes berada dalam had.
& quot;Makro"|Masalah
Suhu keseluruhan sistem terlalu tinggi disebabkan oleh pengumpulan haba daripada pelbagai sumber haba.
Jurutera perlu menentukan berapa banyak isu pengurusan haba adalah mikro dan makro, dan tahap korelasi antara kedua-duanya.
Pemahaman mudah ialah walaupun kenaikan suhu komponen penjana haba melebihi had yang dibenarkan dan menyebabkan keseluruhan sistem menjadi panas, ia tidak semestinya bermakna keseluruhan sistem terlalu panas, tetapi lebihan haba yang dihasilkan oleh komponen mesti dilesapkan.
Jadi ke mana perginya panas?
Tersebar ke tempat yang lebih sejuk, ia boleh menjadi bahagian bersebelahan sistem dan casis, atau ia boleh berada di luar casis (hanya mungkin apabila suhu luar lebih rendah daripada suhu dalaman).
Pengurusan terma mengikut prinsip asas fizik. Terdapat tiga cara pengaliran haba: sinaran, pengaliran dan perolakan.
Bagi kebanyakan sistem elektronik, untuk mencapai penyejukan yang diperlukan adalah dengan terlebih dahulu membiarkan haba meninggalkan sumber haba melalui pengaliran, dan kemudian memindahkannya ke tempat lain melalui perolakan.
Apabila melaksanakan reka bentuk terma, adalah perlu untuk menggabungkan pelbagai perkakasan pengurusan haba untuk mencapai pengaliran dan perolakan yang diperlukan dengan berkesan.
Terdapat tiga komponen penyejukan yang paling biasa digunakan: radiator, paip haba dan kipas.
Radiator dan paip haba adalah sistem penyejukan pasif tanpa bekalan kuasa, manakala kipas adalah sistem penyejukan udara paksa aktif.
Radiator 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 mencapai perolakan.
Sinki haba datang dalam beribu-ribu saiz dan bentuk, daripada sirip logam bercop kecil yang menyambungkan satu transistor kepada penyemperitan besar dengan banyak sirip (jari) yang boleh memintas aliran udara perolakan dan memindahkan haba kepadanya.
Radiator mempunyai kelebihan tiada bahagian bergerak, kos operasi, mod kegagalan, dll.
Sebaik sahaja radiator disambungkan ke sumber haba, apabila udara panas meningkat, perolakan secara semula jadi akan berlaku, dengan itu memulakan dan terus membentuk aliran udara.
Walaupun radiator mudah digunakan, terdapat beberapa kelemahan: 1. Radiator yang menghantar haba yang besar adalah besar, mahal dan berat, dan mesti diletakkan dengan betul, yang akan menjejaskan atau mengehadkan susun atur fizikal papan litar;
2. Sirip mungkin disekat oleh habuk dalam aliran udara, mengurangkan kecekapan;
3. Ia mesti disambungkan dengan betul kepada punca haba supaya haba dapat mengalir dari punca haba ke radiator dengan lancar.
Akhirnya, pemodelan perlu menyelesaikan dua masalah:
1. Masalah pelesapan puncak dan purata. Sebagai contoh, komponen keadaan mantap dengan pelesapan haba berterusan 1W dan peranti dengan pelesapan haba 10W tetapi dengan kitaran tugas terputus-putus 10% mempunyai kesan haba yang berbeza.
Maksudnya, pelesapan haba purata adalah sama, dan jisim haba dan aliran haba yang berkaitan akan menghasilkan pengagihan haba yang berbeza. Kebanyakan aplikasi CFD boleh menggabungkan analisis statik dan dinamik.
2. Sambungan fizikal yang tidak sempurna antara komponen dan permukaan model kecil, seperti sambungan fizikal antara bahagian atas pakej IC dan sink haba.
Sekiranya sambungan mempunyai jarak yang kecil, rintangan haba laluan ini akan meningkat, dan perlu mengisi permukaan sentuhan dengan pad haba untuk meningkatkan kekonduksian terma laluan.
Pengurusan terma boleh mengurangkan suhu komponen dalam bekalan kuasa dan persekitaran dalaman, yang boleh memanjangkan hayat produk dan meningkatkan kebolehpercayaan.
Tetapi pengurusan terma adalah konsep bersepadu, jika dipecahkan kepada minutiae, ia adalah subjek yang besar.
Ia melibatkan pertukaran saiz, kuasa, kecekapan, berat, kebolehpercayaan dan kos. Keutamaan dan kekangan projek mesti dinilai.
