מהן הדרכים לעשות עבודה טובה בקירור ספק הכוח?

כאשר מהנדסי חשמל מזכירים את המונח"ניהול כוח", רוב האנשים חושבים על צינורות MOS, ממירים, שנאים וכו'.

למעשה, ניהול חשמל הוא הרבה יותר מזה.

ספק הכוח יפיק חום כאשר הוא פועל, ועליית טמפרטורה מתמשכת תגרום לשינויים בביצועים, שעלולים להוביל בסופו של דבר לכשלים במערכת. בנוסף, חום יקצר את חיי הרכיבים וישפיע על האמינות לטווח ארוך.

לכן, ניהול חשמל כרוך גם בניהול תרמי. לגבי ניהול תרמי, ישנן שתי נקודות מבט שצריך להבין:

& quot;מיקרו" נושאים

רכיב בודד התחמם יתר על המידה עקב ייצור חום מוגזם, אך הטמפרטורה של שאר המערכת והמארז היא בגדר הגבול.

& quot;מאקרו" בעיות הטמפרטורה של המערכת כולה גבוהה מדי בגלל הצטברות חום ממקורות חום מרובים.

המהנדס צריך לקבוע כמה מבעיות הניהול התרמי הן מיקרו ומקרו, ואת מידת המתאם בין השניים.

ההבנה הפשוטה היא שגם אם עליית הטמפרטורה של רכיב מחולל חום חורגת מהגבול המותר שלו ותגרום להתחממות המערכת כולה, אין זה אומר בהכרח שהמערכת כולה מחוממת יתר על המידה, אלא עודף החום שנוצר מהרכיב חייב להתפוגג.

אז לאן הולך החום?

מפוזר למקום קר יותר, זה יכול להיות החלק הסמוך של המערכת ושל השלדה, או שהוא יכול להיות מחוץ לשלדה (אפשר רק כשהטמפרטורה החיצונית נמוכה מהטמפרטורה הפנימית).

דוגמנות וסימולציה מקיפה מערכות פסיביות נפרדות גדולות יותר בגודלן, אך אמינות ויעילות יותר, ומאווררים יכולים למלא תפקיד במצבים בהם לא ניתן להשתמש בקירור פסיבי לבד.

איזו מערכת לבחור לקירור היא לרוב החלטה קשה.

בשלב זה, יש צורך לקבוע כמה אוויר קירור נחוץ וכיצד להשיג קירור באמצעות מידול וסימולציה, אשר חיוניים לאסטרטגיות ניהול תרמי יעיל.

עבור הדגם המיניאטורי, מקור החום ונתיב זרימת החום שלו מאופיינים בהתנגדות התרמית שלהם, וההתנגדות התרמית נקבעת לפי החומר, האיכות והגודל המשמשים.

מידול מראה כיצד חום זורם ממקור החום והוא גם השלב הראשון בהערכת רכיבים הגורמים לתאונות תרמיות עקב פיזור החום שלהם.

לדוגמה, ספקי מכשירים כגון ICs עם פיזור חום גבוה, MOSFETs ו-IGBTs מספקים בדרך כלל מודלים תרמיים שיכולים לספק פרטים על הנתיב התרמי ממקור החום אל פני השטח של המכשיר.

לאחר שהעומס התרמי של כל רכיב ידוע, השלב הבא הוא מודל ברמת מאקרו, שהוא גם פשוט וגם מורכב: התאם את גודל זרימת האוויר דרך מקורות חום שונים כדי לשמור על הטמפרטורה שלו מתחת לגבול המותר; השתמש בטמפרטורת אוויר, זרימת אוויר לא מאולצת זמינה, זרימת אוויר מאוורר וגורמים אחרים כדי לבצע חישובים בסיסיים כדי להבין בערך את מצב הטמפרטורה.

השלב הבא הוא להשתמש בדגם ובמיקום של כל מקור חום, לוח PC, משטח מעטפת וגורמים נוספים כדי לבצע מידול מורכב יותר של המוצר כולו והאריזה שלו.

לבסוף, דוגמנות צריכה לפתור שתי בעיות: בעיית פיזור שיא וממוצע. לדוגמה, לרכיב במצב יציב עם פיזור תרמי מתמשך של 1W ולהתקן עם פיזור תרמי של 10W אך עם מחזור עבודה לסירוגין של 10% יש השפעות תרמיות שונות.

כלומר, פיזור החום הממוצע זהה, ומסת החום וזרימת החום הקשורים ייצרו הפצות חום שונות. רוב יישומי ה-CFD יכולים לשלב ניתוח סטטי ודינאמי.

חוסר השלמות של החיבור הפיזי בין משטח הרכיב לדגם המיניאטורי, כגון החיבור הפיזי בין החלק העליון של אריזת ה-IC לבין גוף הקירור.

אם לחיבור יש מרחק קטן, ההתנגדות התרמית של נתיב זה תגדל, ויש צורך למלא את משטח המגע עם כרית תרמית כדי לשפר את המוליכות התרמית של השביל.

ניהול תרמי יכול להפחית את הטמפרטורה של הרכיבים באספקת החשמל ובסביבה הפנימית, מה שיכול להאריך את חיי המוצר ולשפר את האמינות.

אבל ניהול תרמי הוא מושג משולב, אם מפורקים אותו לפרטי הפרטים, זה נושא ענק.

זה כרוך בהחלפות של גודל, כוח, יעילות, משקל, אמינות ועלות.יש להעריך את העדיפות והאילוצים של הפרויקט.