פתרון קירור התקן ספק כוח

כולנו יודעים שניהול תרמי הוא היבט חשוב של ניהול חשמל. זה צריך לשמור על רכיבים ומערכות בגבולות הטמפרטורה. פתרונות פסיביים מתחילים עם גופי קירור וצינורות חום, ויכולים להשתמש במאווררים לקירור אקטיבי כדי לשפר את אפקט הקירור.מידול מערכת ברמת הרכיב וברמת המוצר המוגמר מאפשר למתכננים לבצע ניתוח משוער מסדר ראשון של אסטרטגיית הקירור. שימוש בדינמיקת נוזלים חישובית לניתוח נוסף יכול להבין היטב את מצב החום הכולל ואת ההשפעה של שינויים באסטרטגיית הקירור. כל פתרונות הניהול התרמי כוללים פשרות בגודל, בהספק, ביעילות, במשקל, באמינות ובעלות, וחייבים להעריך את סדרי העדיפויות והאילוצים של הפרויקט.

כל פתרונות הניהול התרמי פועלים לפי העקרונות הבסיסיים של הפיזיקה. במצב הקירור, ישנן שלוש דרכים להולכת חום: קרינה, הולכה והסעה.

עבור רוב המערכות האלקטרוניות, הקירור הנדרש להשגה הוא לתת לחום לעזוב את מקור החום הישיר על ידי הולכה, ולאחר מכן להעביר אותו למקומות אחרים בהסעה. האתגר העיצובי הוא לשלב חומרות ניהול תרמי שונות כדי להשיג ביעילות את ההולכה וההסעה הנדרשים. ישנם שלושה גופי קירור הנפוצים ביותר: רדיאטור, צינור חום ומאוורר. רדיאטורים וצינורות חום הם מערכות קירור פסיביות ללא אספקת חשמל, הכוללות גם שיטות הולכה והסעה המושרה באופן טבעי. לעומת זאת, המאוורר הוא מערכת קירור אוויר כפוי אקטיבי.

קירור גוף קירור:

גוף הקירור הוא מבנה אלומיניום או נחושת, אשר יכול לקבל חום ממקור החום באמצעות הולכה ולהעביר את החום לזרימת האוויר (במקרים מסוימים, למים או לנוזלים אחרים) כדי לממש הסעה. רדיאטורים מגיעים באלפי גדלים וצורות, החל מסנפירי מתכת חתומים קטנים המחברים טרנזיסטור בודד ועד לשחולים גדולים עם סנפירים רבים שיכולים ליירט ולהעביר חום לזרימת האוויר המוסעת.

אחד היתרונות של גוף הקירור הוא שאין חלקים נעים, אין עלויות תפעול ואין מצבי כשל. ברגע שמכשיר חימום בגודל מתאים מחובר למקור החום, כשהאוויר החם עולה, הסעה תתרחש באופן טבעי, תתחיל ותמשיך ליצור זרימת אוויר. לכן, יתרונות אלו חשובים מאוד בעת שימוש בגוף קירור כדי לספק זרימת אוויר חלקה בין הכניסה והיציאה של מקור החום. יתר על כן, הכניסה חייבת להיות מתחת לרדיאטור והשקע חייב להיות מעל; אחרת, האוויר החם יקפא על מקור החום, מה שיחריף עוד יותר את המצב.

הוספת Heatpipes:

תפקידו של צינור החום הוא לספוג חום ממקור החום ולהעבירו לאזור הקר יותר, אך הוא עצמו אינו פועל כרדיאטור. כאשר אין מספיק מקום ליד מקור החום למקם את הרדיאטור או שזרימת האוויר אינה מספקת, ניתן להשתמש בצינור החום. לצינור החום יעילות גבוהה והוא יכול להעביר חום מהמקור למקום נוח יותר לניהול.

הוספת מאוורר קירור:

 ברור שמאווררים יעלו עלויות, ידרשו מקום ויגבירו את רעש המערכת. כמכשיר אלקטרומכני, המאוורר גם נוטה לכשל, דבר שצורך אנרגיה ומשפיע על יעילות המערכת כולה. עם זאת, במקרים רבים, במיוחד כאשר נתיב זרימת האוויר מעוקל, אנכי או חסום, הם בדרך כלל הדרך היחידה להשיג זרימת אוויר מספקת. יישומים רבים משתמשים במאווררים מבוקרים תרמית הפועלים רק בעת הצורך כדי להפחית את המהירות, ובכך להפחית את צריכת החשמל, ומשתמשים בלהבים הממזערים את הרעש במהירות ההפעלה האופטימלית.

דוגמנות וסימולציה תרמית:

מידול וסימולציה חיוניים לאסטרטגיית ניהול תרמי יעיל כדי לקבוע כמה אוויר קירור נדרש וכיצד הקירור מושג. ניתן להתאים את זרימת האוויר דרך מקורות חום שונים כדי לשמור על הטמפרטורה שלו מתחת לגבול המותר. באמצעות טמפרטורת אוויר, זרימה זמינה של זרימת אוויר לא מאולצת, זרימת אוויר מאוורר וגורמים אחרים לחישוב בסיסי, נוכל להבין בערך את מצב הטמפרטורה.

על ידי ביצוע התאמות מסוימות, מתכננים יכולים לראות אם יציאות אוויר גדולות יותר דורשות יותר אוויר, לקבוע אם נתיבי זרימת אוויר אחרים יעילים יותר, לזהות הבדלים בשימוש ברדיאטורים גדולים יותר או שונים, לחקור את השימוש בצינורות חום להזזת נקודות חמות וכו'. חבילות תוכנה למידול CFD יכולות ליצור נתונים טבלאיים ותמונות צבע של פיזור חום. גם שינויים בגודל המאוורר, זרימת האוויר והמיקום קלים לדגם.

ניהול חשמל גם ניהול תרמי, במיוחד כיצד קירור פונקציות הקשורות לכוח ישפיע על העיצוב התרמי והצטברות החום. בנוסף, גם אם הרכיבים והמערכות ימשיכו לעבוד בטווח המפרט, עליית הטמפרטורה תגרום לשינויי ביצועים עם שינוי הפרמטרים של הרכיבים. התחממות יתר יכולה גם לקצר את חיי הרכיבים ובכך לקצר את הזמן הממוצע בין תקלות, וזה גם גורם שיש לקחת בחשבון כדי להבטיח אמינות ארוכת טווח.