Wärmeableitung elektronischer Energiegeräte
Moderne leistungselektronische Geräte entwickeln sich schnell in Richtung hoher Integration, hoher Montagedichte und hoher Betriebsgeschwindigkeit. Als Herzstück leistungselektronischer Geräte arbeitet der Chip immer schneller, verbraucht immer mehr Strom und gibt immer mehr Wärme ab. Wenn die Wärmeableitungskapazität des Geräts nicht stark ist, verursacht die Verlustleistung den Temperaturanstieg der aktiven Fläche des Chips und der Sperrschichttemperatur im Gerät.
Die Ausfallrate von Komponenten hat eine exponentielle Beziehung zu ihrer Sperrschichttemperatur, und die Leistung nimmt mit dem Anstieg der Sperrschichttemperatur ab. Die Ausfallrate erhöht sich um das Doppelte für jede Erhöhung der Arbeitstemperatur von Bauteilen um 10 °C.
Um die Arbeitsleistung und Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Geräten zu verbessern, ist es daher notwendiger und dringender, ein vernünftiges thermisches Design für elektronische Geräte durchzuführen und angemessene externe Wärmeableitungsmaßnahmen zu ergreifen. Gegenwärtig umfassen die üblichen Wärmeableitungstechnologien von leistungselektronischen Geräten Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Heatpipe-Technologie usw.
Luftkühlung:
Die Verwendung eines luftgekühlten Kühlkörpers zur Kühlung elektronischer Chips ist die einfachste, direkteste und kostengünstigste Wärmeableitungsmethode. Im Allgemeinen wird die Luftkühlungs- oder Zwangsluftkühlungstechnologie hauptsächlich in Geräten oder elektronischen Geräten mit niedrigem oder mittlerem Stromverbrauch eingesetzt. Derzeit werden fortschrittliche Lüfter und optimierte großflächige Kühlkörper verwendet, Die Kühlleistung der Luftkühltechnik kann 50W · cm-2. Das Prinzip des luftgekühlten Kühlkörpers ist sehr einfach: Die vom Chip abgeführte Wärme wird durch Klebematerialien auf die Metallbasis und dann auf den Kühlkörper übertragen, Wärme wird durch natürliche Konvektion oder erzwungene Konvektion in die Luft abgeführt. Leitung und Konvektion sind zwei Hauptwärmeübertragungsmethoden. Um die vom Chip abgeführte Wärme unter den zulässigen Temperaturbedingungen an die atmosphärische Umgebung zu übertragen, können die folgenden Methoden angewendet werden, um die Wärmeableitung und Konvektionswärmeableitung zu verstärken.
Flüssigkeitskühlung:
Flüssigkeitskühlung wird auch Wasserkühlung genannt. Seine Wärmeableitungseffizienz ist hoch, seine Wärmeleitfähigkeit ist mehr als 20-mal so hoch wie bei herkömmlicher Luftkühlung, und es gibt kein hohes Geräusch der Luftkühlung, was die Probleme der Kühlung und Geräuschreduzierung besser lösen kann. Die Wärmeableitungsvorrichtung zur Flüssigkeitskühlung kann grob in vier Teile unterteilt werden: Mikrowasserpumpe, Umwälzleitung, Wärmeabsorptionsbox und Kühlkörper. Das Prinzip der wasserkühlenden Wärmeabfuhr ist sehr einfach. Wasserkühlung Wärmeableitung ist eine geschlossene Flüssigkeitszirkulationsvorrichtung, Durch die von der Pumpe erzeugte Leistung wird die Flüssigkeitszirkulation im geschlossenen System gefördert, und die von dem von der Wärmeabsorptionsbox absorbierte Chip erzeugte Wärme wird zur Wärmeableitungsvorrichtung mit größerer Fläche für die Wärmeableitung durch die Flüssigkeitszirkulation gebracht. Die abgekühlte Flüssigkeit kehrt zur kontinuierlichen zirkulierenden Wärmeabfuhr wieder in die Wärmeabsorptionsanlage zurück.
Heatpipe-Technologie:
Heatpipe ist ein Wärmetauscherelement mit hoher Wärmeübertragungseffizienz. Die Wärmeübertragung zwischen kalten und heißen Flüssigkeiten wird durch den Phasenwechselprozess der Verdampfung und Kondensation des Arbeitsmediums in der Heatpipe gekoppelt. Seine äquivalente Wärmeleitfähigkeit kann das 103 ~ 104-fache des Metalls erreichen. Im Vergleich zu herkömmlichen Wärmeableitungsgeräten muss die Heatpipe keinen Strom verbrauchen, hat eine geringe Raumgröße und eine hohe Kühlleistung. Als effizientes Wärmeleitelement eignet sich die Heatpipe zur Wärmeabfuhr bei hohem Wärmestrom und kann für elektronische Bauteile verwendet werden, um eine hohe Wärmeexportrate zu erzielen. Derzeit hat die maximale Wärmeableitungsleistung des bekannten Heatpipe-Radiators zur Wärmeableitung von Hochleistungselektronikkomponenten 200W · cm-2.
Unterschiedliche Wärmeableitungslösungen haben unterschiedliche Vor- und Nachteile. In der praktischen Anwendung müssen diversifizierte Wärmeableitungsmethoden entsprechend den Bedürfnissen von Energiegeräten ausgewählt werden. Nur so können die elektronischen Geräte ihre maximale Leistung und stabile Lebensdauer voll ausspielen.
