Fiecare componentă electrică și electronică într-un circuit generează o cantitate de căldură în timp ce circuitul este executat prin furnizarea sursei de alimentare. De obicei, dispozitive semiconductoare de mare putere, cum ar fi tranzistoare de putere și electronice opto, cum ar fi diode emitatoare de lumina , laserele generează căldură în cantități considerabile și aceste componente sunt inadecvate pentru a disipa căldura, deoarece capacitatea lor de disipare este semnificativ scăzută.
Datorită acestui fapt, încălzirea componentelor duce la defectarea prematură și poate provoca defectarea întregului circuit sau a performanței sistemului. Deci, pentru a cuceri aceste aspecte negative, trebuie prevăzute chiuvete de căldură în scopul răcirii.
Ce este un radiator?
Radiator
Radiatorul este o componentă electronică sau un dispozitiv al unui circuit electronic care dispersează căldura de la alte componente (în principal de la tranzistoarele de putere) ale unui circuit în mediul înconjurător și le răcește pentru a le îmbunătăți performanța, fiabilitatea și, de asemenea, evită defectarea prematură a componentelor. În scopul răcirii, încorporează un ventilator sau un dispozitiv de răcire.
Principiul radiatorului
Legea lui Fourier a conducerii căldurii afirmă că, dacă gradientul de temperatură este prezent într-un corp, atunci căldura se va transfera dintr-o regiune de temperatură înaltă în regiunea de temperatură admisă. Și acest lucru poate fi realizat în trei moduri diferite, cum ar fi convenția, radiația și conducerea.
Principiul radiatorului
Ori de câte ori două obiecte cu temperatură diferită vin în contact unul cu celălalt, conducerea are loc determinând moleculele în mișcare rapidă ale obiectului cu căldură ridicată să se ciocnească cu moleculele cu mișcare lentă ale obiectelor mai reci și astfel transferă energia termică către obiectul mai rece. , iar aceasta este denumită conductivitate termică.
În mod similar, radiatorul transferă căldura sau energia termică de la o componentă cu temperatură ridicată la un mediu cu temperatură scăzută, cum ar fi aerul, apa, uleiul etc. De obicei, aerul este utilizat ca mediu cu temperatură scăzută și, dacă apa este utilizată ca mediu, apoi se numește placă rece.
Tipuri de radiatoare
Radiatoarele sunt clasificate în diferite categorii pe baza unor criterii diferite. Să luăm în considerare tipurile majore, și anume radiatoarele active și radiatoarele pasive.
Tipuri de radiatoare
Radiatoare active
Acestea sunt, în general, de tip ventilator și utilizează puterea în scop de răcire. Pot fi denumite și radiator sau ventilatoare. Ventilatoarele sunt clasificate în continuare ca tip rulment cu bile și tip rulment cu manșon. Ventilatoarele cu motor cu rulmenți cu bile sunt preferate, deoarece durata lor de lucru este mai mare și sunt mai ieftine atunci când vine vorba de o utilizare pe lungime lungă. sunt cam cam scumpe.
Radiatoare pasive
Acestea nu au componente mecanice și sunt fabricate din radiatoare cu aripioare din aluminiu. Acestea disipă energia termică sau căldura utilizând procesul de convecție. Acestea sunt cele mai fiabile decât radiatoarele active și, pentru funcționarea eficientă a radiatoarelor pasive, se recomandă menținerea fluxului continuu de aer peste aripioarele lor.
Radiator din aluminiu
Radiatoarele sunt, în general, fabricate din metale, iar aluminiu este cel mai des utilizat metal la radiator. Suntem conștienți de faptul că conductivitatea termică a fiecărui metal este diferită. Conductivitatea termică a metalului este proporțională cu transferul de căldură din radiator. . Astfel, dacă conductivitatea termică a metalului crește, atunci
capacitatea de transfer de căldură a radiatorului va crește, de asemenea.
Radiator din aluminiu
Conductivitatea termică a aluminiului este de 235 W / mK, este cel mai ieftin și ușor metal. Radiatoarele din aluminiu sunt numite și radiatoare extrudate, deoarece pot fi realizate folosind extrudare.
Radiatoare ștampilate
Acestea sunt fabricate din metale care sunt ștampilate pentru a forma o anumită formă. Această ștampilă creează radiatoarele de căldură ori de câte ori se deplasează metal prin mașina de ștanțat. Acestea sunt mai ieftine în comparație cu radiatoarele extrudate.
Acestea sunt utilizate pentru aplicații cu consum redus de energie și, prin urmare, acestea au performanțe reduse.
Prelucrarea radiatoarelor
Acestea sunt fabricate prin procesul de prelucrare frecvent ferăstrăul cu bandă este utilizat pentru îndepărtarea unui bloc de material pentru a face aripioare inter cu o distanță precisă. Acestea sunt scumpe, deoarece o mulțime de metal poate deveni o risipă în procesul de fabricație.
Chiuvete de căldură cu aripi lipite
Acestea sunt frecvent utilizate pentru aplicații fizice mari, care necesită performanțe sensibile, cum ar fi sudarea electrică și Aplicații de cărămidă DC-DC . Acestea sunt realizate prin lipirea aripioarelor individuale ale unui metal la baza unui radiator. Acest lucru se poate face în două metode și anume epoxidul termic, care este economic, iar celălalt este prin lipire, care este scump.
Chiuvete de căldură cu aripi pliate
Aceste radiatoare cu aripi pliate au o suprafață mare și posedă material pliat de radiator, și, prin urmare, au performanțe foarte ridicate și densitate foarte mare a fluxului de căldură. În aceste chiuvete, aerul este îndreptat să curgă direct în chiuvetele de căldură printr-un fel de conductă. Acest lucru face ca totul să fie scump, deoarece costul de fabricație și conducte este inclus în costul global al chiuvetei.
Chiuvete de căldură
Pentru fabricarea acestor chiuvete se folosește un proces de scindare, care implică realizarea unor blocuri foarte fine de metale, în general cupru. Prin urmare, acestea sunt numite chiuvete de căldură. Acestea sunt radiatoare de căldură de performanță medie spre înaltă.
Radiatoare forjate
Metalele precum cuprul și aluminiul sunt utilizate pentru a forma radiatoare prin utilizarea forțelor de compresie. Acest proces este denumit procesul de forjare. Prin urmare, acestea sunt denumite chiuvete de căldură forjate.
Chiuvete de încălzire cu ansamblu unic
Acestea sunt ușoare și pot fi instalate în spații înguste. De asemenea, au capacitate de performanță scăzută până la înaltă și pot fi utilizate pentru multe aplicații. Dar dezavantajul major este că acestea sunt cam scumpe.
Chiuvete încălzite
Swaging este un proces de forjare la rece, dar uneori poate fi realizat chiar și ca proces de lucru la cald, în care dimensiunile unui articol sunt transformate într-o matriță. Acestea sunt ieftine, de performanță medie și sunt limitate în gestionarea fluxului de aer.
Importanța radiatoarelor în circuitele electronice
- Un radiator este un schimbător de căldură pasiv și este proiectat pentru a avea o suprafață mare în contact cu mediul înconjurător (de răcire), precum aerul. Componentele sau componentele electronice sau dispozitivele care sunt insuficiente pentru a-și modera temperatura, necesită radiatoare pentru răcire. Căldură generată de fiecare element sau componentă a circuitului electronic trebuie disipată pentru îmbunătățirea fiabilității și prevenirea defectării premature a componentei.
- Menține stabilitatea termică în limite pentru fiecare electric și componentă electronică a oricărui circuit sau piese electronice ale oricărui sistem. Performanța radiatorului depinde de factori precum alegerea unui material, designul proeminenței, tratamentul suprafeței și viteza aerului.
- Unitățile centrale de procesare și procesoarele grafice ale unui computer sunt, de asemenea, răcite utilizând radiatoarele. Radiatoarele sunt denumite și împrăștiere de căldură, care sunt frecvent utilizate ca capacuri pe memoria computerului pentru a disipa căldura acestuia.
- Dacă nu sunt prevăzute radiatoare pentru circuite electronice, atunci va exista șansa de defecțiune a componentelor, cum ar fi tranzistoare, regulatoare de tensiune, circuite integrate, LED-uri și tranzistoare de putere. Chiar în timp ce lipirea unui circuit electronic , se recomandă utilizarea radiatorului pentru a evita supraîncălzirea elementelor.
- Radiatoarele nu numai că asigură disiparea căldurii, dar sunt utilizate și pentru gestionarea energiei termice, realizată prin disiparea căldurii atunci când căldura este mai mare. În cazul temperaturilor scăzute, radiatoarele sunt destinate să furnizeze căldură prin eliberarea de energie termică pentru buna funcționare a circuitului.
Selectarea radiatorului
Pentru selectarea radiatorului trebuie să luăm în considerare următoarele calcule matematice:
Considera
Î: Rata de disipare a căldurii în wați
T_j: Temperatura maximă de joncțiune a dispozitivului în 0C
T_c: Temperatura carcasei dispozitivului în 0C
T_a: Temperatura aerului ambiant la 0C
T_s: Temperatura maximă a radiatorului situat la cea mai bună îngrijire a dispozitivului la 0C
Rezistența termică poate fi dată de
R = ∆T / Q
Rezistența electrică este dată de
R_e = ∆V / I
Rezistența termică dintre joncțiunea și carcasa dispozitivului este dată de
R_jc = (∆T_jc) / Q
Rezistența la scufundare este dată de
R_cs = (∆T_cs) / Q
Chiuveta la rezistența ambiantă este dată de
R_sa = (∆T_sa) / Q
Astfel, joncțiunea cu rezistența ambiantă este dată de
R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q
Acum, rezistența termică necesară a radiatorului este
R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs
În ecuația de mai sus, valorile T_j, Q și R_jc sunt fixate de producător, iar valorile T_a și R_cs sunt definite de utilizator.
Astfel, rezistența termică a radiatorului pentru aplicare trebuie să fie mai mică sau egală cu R_sa calculat mai sus.
La selectarea radiatorului, trebuie luați în considerare diferiți parametri, cum ar fi bugetul termic permis pentru radiatoare, starea debitului de aer (flux natural, flux mic amestecat, convecție forțată cu flux mare).
Volumul radiatorului poate fi determinat prin împărțirea rezistenței termice volumetrice la rezistența termică necesară. Gama de rezistență termică volumetrică este următoarea în tabelul prezentat mai jos.
Graficul de mai jos prezintă variația dimensiunii radiatorului din aluminiu și a rezistenței termice ca exemplu de alegere a radiatorului pe baza rezistenței termice.
Suprafața vs rezistența termică a radiatorului
Acest articol discută despre radiator, diferite tipuri de radiatoare și importanța radiatorului în circuitele electronice pe scurt. Pentru mai multinformații privind radiatoarele, vă rugăm să postați întrebările dvs. de cătrecomentând mai jos.
Credite foto:
- Radiator prin ecnmag
- Principiul radiatorului prin streacom
- Tipuri de radiatoare de răcire electronică
- Radiator din aluminiu by specialchem4polymers
- Zona vs Rezistența termică a radiatorului de designworldonline
