Wie wählt man einen Kühlkörper aus?
Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technik nimmt die Verlustleistung mikroelektronischer Komponenten zu und die Packungsgröße wird immer kleiner. Daher wird das Wärmemanagement beim Design elektronischer Produkte immer wichtiger.
Zuverlässigkeit und Lebensdauer elektronischer Geräte sind umgekehrt proportional zur Betriebstemperatur. Aus der Perspektive der Zuverlässigkeit und Betriebstemperatur eines typischen Silizium-Halbleiterbauelements erhöht eine Senkung der Betriebstemperatur die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Bauelements exponentiell. Daher ist die effektive Kontrolle der Arbeitstemperatur des Geräts innerhalb des Grenzwerts die Garantie für seinen dauerhaft stabilen Betrieb.
Der Kühlkörper ist ein Gerät, das die Wärmeübertragung vom heißen Ende zum kalten Ende verbessert. Im Allgemeinen ist das heiße Ende die Oberseite des Geräts, die Wärme erzeugt, und das kalte Ende ist die Luft in der Umgebung als Wärmeableitungsmedium. Die folgende Diskussion geht davon aus, dass Luft das Kühlmedium ist. In den meisten Fällen ist die Wärmeübertragung von der Festkörperoberfläche an die Luft das am wenigsten effiziente Glied im gesamten Wärmeübertragungssystem, und die Festkörper-Gas-Kontaktfläche ist auch der Ort mit dem größten Wärmewiderstand. Der Kühlkörper verringert den thermischen Widerstand der Fest-Dampf-Kontaktfläche, indem er die Kontaktfläche mit dem Kühlmedium vergrößert, wodurch das Gerät bei gleichem Temperaturanstieg mehr Wärme übertragen oder die Betriebstemperatur des Geräts senken kann. Der Hauptzweck der Verwendung des Kühlkörpers besteht darin, die Betriebstemperatur des Geräts unter die vom Hersteller eingestellte Anzeige zu senken.
Thermischer Zyklus (die wörtliche Übersetzung ist dieser Titel, aber tatsächlich ist es die Methode des thermischen Widerstandsnetzwerks, die wir oft sagen, oder die Methode des thermischen Netzwerks / der elektrischen Netzwerkmethode, im Folgenden als die Methode des thermischen Widerstandsnetzwerks bezeichnet) Bevor wir diskutieren, wie man a . wählt Damit der Leser, der mit Wärmeleitung nicht vertraut ist, das Diskussionsthema schnell versteht, erläutern Sie zunächst die Begrifflichkeiten der folgenden Diskussion und die Methode zum Aufbau eines Wärmewiderstandsnetzwerks. Die Definitionen von Symbolen und Begriffen sind wie folgt:
F: Die Gesamtleistung oder die Wärmeerzeugungsrate (sollte als Verlustleistung übersetzt werden), die Einheit W, repräsentiert die Wärmerate, die von elektronischen Komponenten während des Betriebs erzeugt wird. Zur Auswahl eines geeigneten Kühlkörpers wird üblicherweise der Maximalwert der Verlustleistung herangezogen.
Tj: Sperrschichttemperatur (normalerweise sollte sich dies auf die Sperrschichttemperatur beziehen, und die Beschreibung im Originaltext ist die maximale Sperrschichttemperatur für den stabilen Betrieb des Geräts), in °C.
Die maximal zulässige Sperrschichttemperatur reicht von 115 °C für gängige mikroelektronische Komponenten bis 180 °C für einige spezielle Temperiergeräte. Im Militär und bei einigen besonderen Anlässen werden Komponenten mit einer Betriebstemperatur von 65 °C bis 80 °C selten verwendet. (Der Originaltext gibt die Betriebstemperatur nicht an, um keine Verwirrung zu stiften, wurde die Übersetzung speziell überarbeitet).
Tc: Die Gehäusetemperatur des Geräts in °C.
Da sich die Gehäusetemperatur auf den ausgewählten Testpunkt auf der Gehäusehülle bezieht (die Temperatur der Gehäuseoberfläche der elektronischen Komponenten ist nicht gleichmäßig), bezieht sich dies normalerweise auf den höchsten Temperaturpunkt auf der Gehäusehülle.
Ts: Die Temperatur des Kühlkörpers in °C.
Dies bezieht sich auf den Punkt mit der höchsten Temperatur, an dem sich der Kühlkörper in der Nähe des Geräts befindet (die Oberfläche des Gehäuses).
Ta: Umgebungstemperatur, in °C.
Durch die Beziehung zwischen der Temperaturdifferenz (der ursprüngliche Text ist Temperatur) und der Geschwindigkeit des Wärmeübergangs (der ursprüngliche Text ist die Geschwindigkeit der Wärmeableitung) kann die Effizienz des Wärmeübergangs zwischen zwei Positionen einer thermischen Struktur quantitativ ausgedrückt werden durch Wärmewiderstand R. Der Widerstand R ist wie folgt definiert:
R=ΔT/Q Wobei ΔT die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Positionen ist. Die Einheit des Wärmewiderstands ist °C/W, die die Temperaturdifferenz darstellt, wenn eine Einheit der Wärmeübertragungsrate übertragen wird. Die Definition des thermischen Widerstands ist etwas ähnlich dem Widerstand Re, der durch das Gesetz von Ohm' Re=ΔV/I definiert wird. Wobei ΔV die Potentialdifferenz und I der Strom ist.
