Thermische Lösung für Industrieschalter
Wir alle wissen, dass die Effizienz des Chipbetriebs stark beeinträchtigt wird, wenn elektronische Produkte eine schlechte Wärmeableitung aufweisen. Wenn die zulässige Betriebstemperatur überschritten wird, kommt es zum Absturz oder sogar zum Durchbrennen des Geräts. Daher müssen wir bei der Entwicklung industrieller Schalter der Wärmeableitung genügend Aufmerksamkeit schenken und eine geeignete thermische Lösung und Parameter auswählen.
Das thermische Design industrieller Schaltgeräte umfasst hauptsächlich drei Arten von Technologien: keine Installation von Kühlkörpern, Installation von Kühlkörpern und Flüssigkeitskühlung.
1. Keine Installation eines Kühlkörpers, normalerweise für die Kühlung von Geräten mit geringem Stromverbrauch, und Design unter Berücksichtigung der folgenden drei Aspekte, um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern, ohne einen Kühler zu installieren:
Die erste Methode ist die Leitungswärmeableitung, bei der Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit zur Herstellung von Wärmeübertragungskomponenten verwendet werden können oder der Kontaktwärmewiderstand verringert und der Wärmeweg so weit wie möglich verkürzt werden kann.
Der zweite Typ ist die konvektive Wärmeableitung, die zwei Methoden umfasst: natürliche Konvektionswärmeableitung und erzwungene Konvektionswärmeableitung. Bei der Wärmeableitung durch natürliche Konvektion sollten folgende Punkte beachtet werden: Bei der Gestaltung von Leiterplatten und Komponenten muss zusätzlicher Platz gelassen werden. Bei der Anordnung der Komponenten sollte auf eine sinnvolle Verteilung des Temperaturfeldes geachtet werden; Vergrößern Sie die Kontaktfläche mit konvektiven Medien
Die dritte Methode besteht darin, die Wärmestrahlungseigenschaften zu nutzen, was durch Erhöhen der Oberflächenrauheit des Heizelements, Erhöhen des Umgebungstemperaturunterschieds um das Strahlungselement oder Erhöhen der Oberfläche des Strahlungselements erreicht werden kann.
Dieses Design, das keine zusätzlichen Kühlkörper erfordert, leitet im Allgemeinen die Wärme des Chips an die Außenhülle des Produkts, vergrößert die Wärmeaustauschfläche und trägt zur schnellen Abkühlung bei. Gleichzeitig werden auch Lüftungslöcher am Gehäuse geöffnet oder Systemlüfter hinzugefügt, um den Wärmeaustausch zwischen der Innen- und Außenseite des Gehäuses zu erhöhen.
2. Hinzufügen eines Kühlkörpers zur Luftkühlung:
Durch das Hinzufügen eines Kühlkörpers zur Luftkühlung können wir das Gerät problemlos durch aktive Kühlung oder Zwangsluftkühlung abkühlen lassen, müssen aber dennoch die folgenden Punkte berücksichtigen:
1. Auswahl des Kühlkörpers. Das Prinzip der Kühlkörperauswahl besteht darin, einen Kühlkörper mit möglichst geringem Volumen und geringem Gewicht auszuwählen, um eine ausreichende Wärmeableitung sicherzustellen, um so Platz im Innenraum zu sparen und das Gesamtgewicht des Netzteils zu reduzieren.
2. Installation des Kühlkörpers. Bei der Installation des Kühlkörpers sollte möglichst eine Installationsmethode mit geringer Wärmeableitung und geringem Wärmewiderstand gewählt werden.
3. Minimieren Sie den thermischen Widerstand der Schnittstelle. Die Oberfläche des Kühlkörpers muss flach und glatt sein und mit Silikonfett oder einer wärmeleitenden Dichtung versehen sein, um den Kontaktwärmewiderstand zwischen dem Kühler und dem Leistungshalbleiter zu verringern.
3. Das Design des Lüfters:
Der Lüfter eines handelsüblichen Switches läuft immer mit voller Geschwindigkeit (SPD), was nicht nur Energieverschwendung verursacht und den Gesamtlärm erhöht, sondern auch die unnötige Stromerzeugung und Staubansammlung im Gehäuse erhöht. Noch wichtiger ist, dass die Lebensdauer des Lüfters bei voller Drehzahl etwa 20.000 Stunden beträgt, was 2,28 Jahren entspricht (nach Angaben von SANYOFANDATASHEET). Nach 20.000 Stunden nimmt die Lüftergeschwindigkeit allmählich ab, was zu einer Instabilität der gesamten Maschine führt. Aufgrund fehlender Überwachungseinheiten ist diese versteckte Gefahr jedoch schwer zu erkennen. Wenn beispielsweise die Paketverlustrate von Industrie-Switches allmählich zunimmt, ist es nicht leicht zu erkennen, dass dies auf die Alterung des Lüfters, die Abnahme der Geschwindigkeit und die Ansammlung von zu dickem Staub zurückzuführen ist, was zu einer Temperaturerhöhung der Taste führt Komponenten im Inneren des Gehäuses anheben.
In der frühen Phase des Schalterentwurfs sollten wir die Betriebsumgebung des Geräts und die höchste Betriebstemperatur aller elektronischen Komponenten vollständig berücksichtigen, um die Arbeitstemperatur des Heizchips einzustellen. Wenn wir dann die Struktur des Motherboards und des Gehäuses entwerfen, sollten wir auch das Design des Kühlkörpers berücksichtigen, um das thermische und strukturelle Design optimal aufeinander abzustimmen und den verschiedenen Anforderungen des Gerätebetriebs gerecht zu werden.
