עיצוב תרמי של ספק כוח SBC
מחשב לוח יחיד (SBC) מייצג פתרון משולב קל לבעיות בקרה רבות. הפופולריות של רעיון זה הובילה לעלייה במספר מוצרי SBC בשוק, המכסים מגוון רחב של דרישות ביצועים ועלות, מפתרונות פשוטים יחסית מבוססי מיקרו-בקר ועד למעבדים מורכבים אך קומפקטיים בעלי ביצועים גבוהים ושער היברידי הניתן לתכנות בשטח. מערכים. באופן כללי, הצורך לארוז כמות גדולה של ביצועי מחשוב בחלל קטן מציב אתגרים בתכנון המעטפת והחבילה, ויש לו השפעה שרשרת על תת-מערכת אספקת החשמל.
לחום יש השפעה ישירה על הביצועים של מערכות אלקטרוניות. מעגלים אלקטרוניים, במיוחד אלה המשמשים להמרת הספק והולכה, מתפקדים בדרך כלל בצורה יעילה יותר בטמפרטורות נמוכות יותר, ובתורם נוטים לפזר פחות אנרגיה בצורה של פסולת חום. ככל שתפוקת הכוח של המערכת כולה עולה, רווח היעילות שניתן להשיג על ידי קירור אפקטיבי עולה משמעותית.
לפעולה קרירה תהיה גם תגובת שרשרת על אמינות. אם המערכת מופעלת בטמפרטורה נמוכה יותר, ההסתברות לכשל שלהן תוך זמן נתון תופחת. גורמים אלה מחייבים לשקול את כל האפשרויות כאשר בוחנים אפשרויות עיצוב של ספק כוח, כגון עקומות קירור ועומס מול יעילות. קיימות שלוש דרכים עיקריות לפיזור חום עבור יחידות אלקטרוניות כגון אספקת חשמל: קרינה, הסעה והולכה. עבור מערכות אלקטרוניות המשמשות ברוב הסביבות, הסעה והולכה הם החשובים ביותר.
באמצעות הסעה, כאשר אנרגיה מועברת ממרכיבים מוצקים של המערכת למולקולות אוויר, יועבר חום מאספקת החשמל. קצב איבוד החום הוא פרופורציונלי למהירות האוויר הזורם במערכת. לכן, קירור אוויר מאולץ יספק מידה גדולה יותר של קירור מהתנועה הטבעית שנוצרת על ידי המכלול התרמי המעביר אנרגיה למולקולות אוויר.
הולכה דרך מצע ה-PCB או מארז המערכת מספקת דרך נוספת לפזר חום מאספקת החשמל, אם כי היא נחשבת באופן מסורתי פחות חשובה מהסעה. בנוסף, במערכת מבוססת SBC, חשוב גם שלא ניתן להעביר את החום של ספק הכוח למתחם המעבד, כי זה יגדיל את האפשרות שהמכשיר ייכנס לכיבוי תרמי כדי להגן על עצמו בתנאי עומס גבוה.
בדרך כלל, תכולת הנחושת הגבוהה של ה-PCB והמתכת במארז עוזרות לספק נתיב טוב לחום לזרום החוצה מאספקת החשמל דרך הולכה. רדיאטורים המותקנים מחוץ למתחם יסייעו בהעברת חום מהמערכת למקומות שבהם ניתן לאבד אותו בהסעה. מומלץ למלא כל רווח בין הציוד לקירור באמצעות דבק מוליך תרמית ולמקסם את העברת החום מהציוד לרדיאטור. ברגים או מהדקים מגבירים את לחץ המגע, מה שמשפר גם את העברת החום לתוך גוף הקירור.
כיוון אספקת החשמל במערכת ישפיע גם על ביצועי הקירור, בהתאם לפריסה של הרכיבים הפנימיים. כאשר האוויר החם נוטה לעלות, אספקת החשמל המותקנת מתחת ל-SBC נוטה להעביר חום לרכיבים במתחם המעבד. אם הלוח מותקן אנכית וה-PSU נמצא בצד, השפעת האוויר החם תהיה פחותה. עם זאת, רכיבים רגישים לחום עשויים להיות ממוקמים טוב יותר בתחתית היחידה.
כאשר נעשה שימוש פנימי בגוף הקירור, הסנפירים של גוף הקירור הגדול ביותר יהיו מקבילים לכיוון זרימת האוויר. באופן טבעי, זרימת האוויר תהיה מוגבלת על ידי מכשולים, שיש לקחת בחשבון. האופן שבו האוויר עוזב את המערכת יעזור לקבוע את יעילות זרימת האוויר. על מנת למנוע הצטברות לחץ ולהפחית את יעילות המאוורר, שטח החתך של יציאת האוויר צריך להיות גדול לפחות ב-50 אחוז משטח החתך של כניסת הכניסה.
בהתחשב בגורמים אלה, על ידי התחשבות בפרמטרים התרמיים שתוכננו סביב המערכת כולה, מעצבים יכולים לא רק לעשות שימוש מלא בזמינות של SBC בעלי ביצועים גבוהים, אלא גם לעשות שימוש מלא בממירי הספק מהמדף.
