Thermisches Management des Netzteils
Das Netzteil erzeugt während des Betriebs Wärme und der kontinuierliche Temperaturanstieg führt zu Leistungsänderungen, die schließlich zu einem Systemausfall führen können; Darüber hinaus verkürzt Hitze auch die Lebensdauer von Komponenten und beeinträchtigt die langfristige Zuverlässigkeit. Daher umfasst das Energiemanagement auch das Wärmemanagement.
Das Wärmemanagement folgt den Grundprinzipien der Physik. Es gibt drei Arten der Wärmeleitung: Strahlung, Wärmeleitung und Konvektion. Bei den meisten elektronischen Systemen besteht die erforderliche Kühlung darin, die Wärme durch Leitung aus der Wärmequelle zu lassen und sie dann durch Konvektion an andere Orte zu übertragen.
Beim Wärmedesign ist es notwendig, verschiedene Wärmemanagement-Hardware zu kombinieren, um die erforderliche Leitung und Konvektion effektiv zu realisieren. Es gibt drei am häufigsten verwendete Strahler: Kühlkörper, Heatpipe und Lüfter. Kühlkörper und Heatpipe sind passive Kühlsysteme ohne Stromversorgung, während der Lüfter ein aktives Umluftkühlsystem ist.
Kühlkörperlösung:
Der Kühlkörper ist eine Aluminium- oder Kupferstruktur, die durch Wärmeleitung Wärme aus der Wärmequelle gewinnen und die Wärme an den Luftstrom (in manchen Fällen an Wasser oder andere Flüssigkeiten) abgeben kann, um Konvektion zu realisieren. Es gibt viele Arten von Kühlkörpern, wie z.
Der Kühlkörper hat keine beweglichen Teile, niedrigere Betriebskosten, geringer Fehlermodus. Sobald der Heizkörper an die Wärmequelle angeschlossen ist, tritt beim Aufsteigen der warmen Luft auf natürliche Weise Konvektion auf, die den Luftstrom beginnt und weiter bildet. Der Kühlkörper, der große Wärme überträgt, hat jedoch ein großes Volumen, ist teuer und schwer und muss richtig platziert werden, was das physikalische Layout der Leiterplatte beeinflusst oder einschränkt.
HeatPipe-Lösung:
Die Wärmequelle wandelt das Arbeitsmedium im Wärmerohr in Dampf um, und der Dampf überträgt Wärme an das kältere Ende des Wärmerohrs. An diesem Ende kondensiert der Dampf zu einer Flüssigkeit und gibt Wärme ab, während die Flüssigkeit zum heißeren Ende zurückkehrt. Der Übergangsprozess der Gas-Flüssigkeit-Morphologie ist kontinuierlich und wird nur durch die Temperaturdifferenz zwischen dem kalten Ende und dem heißen Ende angetrieben. Das Anschließen eines Kühlkörpers oder einer anderen Kühlvorrichtung am kalten Ende kann das Wärmeableitungsproblem lokaler Hotspots mit blockiertem Luftstrom lösen.
Lüfterlösung:
In vielen Fällen, insbesondere wenn der Luftstrompfad gekrümmt, vertikal oder blockiert ist, sind sie normalerweise die einzige Möglichkeit, einen ausreichenden Luftstrom zu erhalten. Der wichtigste Parameter, der die Ventilatorleistung bestimmt, ist die Einheitslänge oder der Einheitsvolumenstrom der Luft pro Minute. Die physische Größe ist jedoch ein Problem: Ein großer Lüfter mit niedriger Geschwindigkeit kann den gleichen Luftstrom erzeugen wie ein kleiner Lüfter mit hoher Geschwindigkeit, daher gibt es einen Kompromiss zwischen Größe und Geschwindigkeit. In Kombination mit einem Kühlkörpermodul bietet es in vielen Anwendungen immer eine gute thermische Leistung.
Das Wärmemanagement kann die Temperatur von Komponenten und der internen Umgebung in der Stromversorgung senken, die Lebensdauer von Produkten verlängern und die Zuverlässigkeit verbessern. Es beinhaltet die Kompromisse von Größe, Leistung, Effizienz, Gewicht, Zuverlässigkeit und Kosten. Bei der thermischen Auslegung müssen die Prioritäten und Einschränkungen des Projekts bewertet werden.
