Technologie de refroidissement qui peut améliorer la dissipation thermique et son principe de fonctionnement

Entrons maintenant dans le problème ultime auquel tout le monde se soucie : la dissipation thermique.

aileron de chaleur

Le dissipateur thermique est un dispositif de transfert de chaleur passif. Lors du transfert de chaleur du boîtier IC à l'environnement environnant, sa résistance thermique est bien inférieure à la résistance thermique parallèle du boîtier à l'environnement causée par la convection thermique et le rayonnement thermique.

La figure 1 montre le modèle de résistance thermique du dissipateur thermique N-fin (N est le nombre d'ailettes), où le matériau d'interface thermique (TIM) est connecté au sommet du boîtier. Nous avons besoin du TIM pour améliorer le contact entre le boîtier et le dissipateur thermique, donc la résistance thermique effective du dissipateur thermique doit inclure la résistance thermique du TIM.

La résistance équivalente du dissipateur thermique est approximativement égale à la résistance du TIM plus la résistance au bas du dissipateur thermique, et la résistance du dissipateur thermique divisée par le nombre N. Étant donné que la surface du dissipateur thermique peut être plus grande que la surface supérieure de l'emballage, sa résistance à la convection thermique et au rayonnement thermique peut être inférieure à la résistance à la convection thermique et au rayonnement thermique de la surface supérieure de l'emballage. De plus, si la résistance est divisée par le nombre de dissipateurs thermiques Fin, une amélioration de N fois peut être obtenue. Cependant, pour une zone de substrat de dissipateur de chaleur donnée, lorsque l'augmentation de l'ailette est supérieure à une certaine quantité, cela finira par entraîner une augmentation de la résistance thermique de chaque ailette : c'est parce que les dissipateurs de chaleur commencent à se rapprocher et à réduire l'efficacité coefficient de transfert de chaleur. . Et parce que ces résistances thermiques augmentent directement la résistance thermique effective du dissipateur thermique, il est très important de choisir des matériaux à haute conductivité thermique pour le dissipateur thermique et le TIM afin d'améliorer les performances globales du dissipateur thermique.

dissipateur de chaleur

Une autre technique de refroidissement des systèmes électroniques consiste à utiliser des vias thermiques et des dissipateurs thermiques pour diffuser plus de chaleur du circuit intégré à l'arrière du PCB. Les trous de dissipation thermique placés sous le circuit intégré peuvent réduire considérablement la résistance thermique du PCB et aider à guider la chaleur vers la plaque de dissipation thermique placée au bas du PCB. Le radiateur est fait d'un matériau à haute conductivité thermique (comme le graphite) et a une plus grande surface pour améliorer la dissipation thermique。

ventilateur

Lorsque les dissipateurs thermiques passifs ou les radiateurs ne suffisent pas à éliminer la chaleur, les systèmes électroniques grand public tels que les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables, les projecteurs, etc. peuvent également utiliser des ventilateurs électroniques pour dissiper la chaleur. Les ventilateurs utilisent des moteurs électriques et nécessitent de l'électricité pour déplacer activement le flux d'air autour du système afin d'éliminer la chaleur. Cela peut provoquer du bruit audio, c'est pourquoi les problèmes de bruit et de fiabilité doivent être pris en compte lors du choix d'un ventilateur. De nos jours, de nombreux ventilateurs peuvent utiliser des signaux de modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour contrôler la vitesse. Vous pouvez donc concevoir un système de gestion thermique pour ajuster dynamiquement la vitesse du ventilateur en fonction de la température du système.

Caloduc

Le caloduc est un dispositif de transfert de chaleur qui utilise les principes de conduction thermique et de changement de phase pour transférer la chaleur entre les composants solides. Le changement de phase du tuyau de radiateur fait généralement référence au processus au cours duquel le liquide atteint le point d'ébullition à l'extrémité d'évaporation et se vaporise et se répand dans le tuyau sous forme de gaz. Après avoir atteint l'extrémité froide, il se condense et libère de la chaleur, puis le liquide retourne vers l'extrémité d'évaporation par capillarité. Dans le mouvement de transfert de chaleur de l'extrémité d'évaporation à l'extrémité de condensation, ce processus sera répété en continu. Les caloducs sont également largement utilisés dans les systèmes électroniques grand public, tels que les ordinateurs, les tablettes et les smartphones.

Limitation dynamique

Enfin, en tant qu'ingénieurs électriciens, nous pouvons en effet utiliser diverses techniques de limitation de puissance pour contrôler la consommation électrique du système, mais cela réduit généralement les performances du système. Notre objectif est de permettre aux clients d'obtenir la meilleure expérience utilisateur tout en pesant le plus possible les performances. De nombreux systèmes électroniques utilisent désormais des capteurs thermiques dans tout le PCB, permettant au processeur embarqué de surveiller la température dans le système et de prendre des décisions d'étranglement dynamiques lorsque la température augmente. En tant qu'ingénieurs électriciens, nous comprenons naturellement les différentes courbes de puissance du système. Nous pouvons atteindre nos attentes en allumant le ventilateur, en réduisant les fonctions, en désactivant différentes parties du système ou en limitant la vitesse d'horloge lorsque la température du système atteint différents seuils de température.