Quale elettronica ha dissipatori di calore?
Feb 25, 2023|
La dissipazione del calore dai componenti elettronici è uno dei problemi fondamentali affrontati da progettisti e installatori di un'ampia varietà di apparecchiature di consumo e industriali. Che il problema riguardi convertitori di potenza, presenti in quasi tutti i dispositivi, o processori, microcontrollori, ecc., lo sviluppo dei dissipatori, l'elemento più semplice ma cruciale responsabile della regolazione termica dei componenti elettronici, dipende dagli sviluppi tecnologici. Più comunemente, agisce come uno scambiatore di calore, aumentando la superficie radiante e quindi dissipando il calore nell'ambiente in modo più efficiente.
I dissipatori di calore sono realizzati con una varietà di materiali, ma i più comunemente usati sono buoni conduttori termici come il rame o l'alluminio, che hanno anche il vantaggio di essere leggeri, quindi non aumentano in modo significativo il peso del prodotto finale, che è particolarmente vero nelle applicazioni mobili importanti. Può anche essere facilmente lavorato. Ciò significa che, nel caso di applicazioni non standard, possiamo acquistare un dissipatore generico e regolarne facilmente le dimensioni per soddisfare le esigenze di un progetto specifico. Tuttavia, in molti casi tale lavorazione a macchina (o anche manuale) è limitata alla maschiatura dei fori con la filettatura corretta per montare/fissare il dissipatore in posizione.
Cos'è la dissipazione del calore dei dissipatori di calore elettronici?
Una sfida importante nella progettazione dell'elettronica è la gestione termica. Il calore generato si accumula all'interno dell'alloggiamento e può danneggiare i componenti elettronici. Questo surriscaldamento non solo riduce l'aspettativa di vita, ma può anche portare al guasto del prodotto. Questo è adatto per piccoli palmari, controller o apparecchiature esterne più pesanti. Il comportamento termico di tali componenti richiede sempre una particolare attenzione da parte del progettista e non può essere ignorato.
Come progettare dissipatori di calore elettronici?
Gli elementi di progettazione comuni volti a migliorare le capacità di trasferimento del calore dell'elettronica attraverso la conduzione includono:
Materiale dell'interfaccia termica (TIM)
Questi materiali sono usati come materiali di riempimento nello spazio tra la fonte di calore e il dissipatore di calore. In genere hanno un'elevata conduttività termica, contribuendo a gestire in modo efficiente il trasferimento di calore in tutto il sistema.
Radiatore
Un dissipatore di calore è una parte metallica a contatto con una fonte di calore che rimuove il calore principalmente per conduzione, a volte per convezione o irraggiamento. L'alluminio o il rame vengono solitamente utilizzati come materiale dissipatore di calore perché la conduttività termica di questi metalli è elevata ed è direttamente proporzionale all'efficienza di dissipazione del calore. Poiché il trasferimento di calore avviene attraverso la superficie, i dissipatori di calore sono appositamente progettati in varie forme per garantire un'ampia superficie.
Conduttura di riscaldamento
I tubi di calore sono tubi o tubi sigillati in rame o alluminio che contengono fluido. Il liquido assorbe il calore dalla superficie calda, bolle ed entra in uno stato di vapore.
Modulo Termoelettrico
I moduli termoelettrici sono dispositivi che utilizzano l'effetto Peltier per riscaldare o raffreddare i componenti a seconda dell'applicazione di corrente elettrica al dispositivo. Questi vengono sempre utilizzati con un dissipatore di calore, altrimenti il dispositivo potrebbe surriscaldarsi e guastarsi.
Grasso Termico O Adesivo
Gli adesivi o i grassi termicamente conduttivi sono un'altra esclusiva tecnologia di trasferimento del calore. Uno dei principali vantaggi è che uniscono insieme componenti che non possono essere incollati meccanicamente.
Ovviamente, i designer hanno molte opzioni. Tuttavia, determinare la giusta combinazione di componenti per garantire un raffreddamento affidabile ed efficiente mantenendo il prodotto il più compatto possibile non è facile. È qui che le simulazioni possono fornire preziose informazioni.
Simulazione termica
Uno dei metodi migliori che un progettista può utilizzare per superare questo problema è eseguire simulazioni termiche sull'involucro dell'elettronica prima di fabbricare il prodotto vero e proprio. Tali simulazioni possono aiutare a trovare risposte a molte domande chiave: Quanto è efficiente il sistema di raffreddamento? Quali possibili modifiche di progettazione devono essere implementate? In che modo il materiale scelto influisce sul comportamento di trasferimento del calore? Ce ne sono molti altri, a seconda della natura del tuo prodotto.
La necessità di creare dispositivi elettronici più sicuri e compatti sta sfidando gli ingegneri di tutto il mondo a creare progetti straordinari. Nel processo di progettazione tradizionale, l'unico modo per garantire la durata di un nuovo prodotto elettronico è eseguire numerose iterazioni di progettazione fino a soddisfare tutti i criteri. Ciò significa molti prototipi fisici e un processo di test fisico lungo e costoso.
Oltre al numero di iterazioni progettuali, è altrettanto importante la fase in cui è necessario implementare una modifica progettuale; quanto prima nel processo, tanto più conveniente sarà implementare la modifica del progetto. Più avanti in questa fase, l'ambito delle possibili modifiche al progetto si restringe drasticamente e sono possibili solo piccole modifiche incrementali al progetto.