Série de technologies de gestion thermique : Gestion du refroidissement de l'alimentation
Lorsque les ingénieurs électriciens mentionnent le terme"gestion de l'alimentation", la plupart des gens pensent aux tubes MOS, aux convertisseurs, aux transformateurs, etc.
En fait, la gestion de l'alimentation est bien plus que cela.
L'alimentation générera de la chaleur lorsqu'elle fonctionnera, et une augmentation continue de la température entraînera des changements de performances, ce qui peut éventuellement conduire à des défaillances du système.
De plus, la chaleur raccourcira la durée de vie des composants et affectera la fiabilité à long terme.
Par conséquent, la gestion de l'énergie passe également par la gestion thermique. Concernant la gestion thermique, il y a deux points de vue qu’il faut comprendre :
& quot;Micro"|Problème
Un seul composant a surchauffé en raison d'une génération de chaleur excessive, mais la température du reste du système et du boîtier est dans la limite.
& quot;Macro"|Problème
La température de l'ensemble du système est trop élevée en raison de l'accumulation de chaleur provenant de plusieurs sources de chaleur.
L'ingénieur doit déterminer combien de problèmes de gestion thermique sont micro et macro, et le degré de corrélation entre les deux.
La compréhension simple est que même si l'élévation de température d'un composant générant de la chaleur dépasse sa limite admissible et provoque le réchauffement de l'ensemble du système, cela ne signifie pas nécessairement que l'ensemble du système est surchauffé, mais l'excès de chaleur généré par le composant doit être dissipé.
Alors, où va la chaleur ?
Dispersé dans un endroit plus froid, il peut s'agir de la partie adjacente du système et du châssis, ou il peut être à l'extérieur du châssis (uniquement possible lorsque la température extérieure est inférieure à la température interne).
La gestion thermique suit les principes de base de la physique. Il existe trois modes de conduction thermique : le rayonnement, la conduction et la convection.
Pour la plupart des systèmes électroniques, pour obtenir le refroidissement requis, il faut d'abord laisser la chaleur quitter la source de chaleur par conduction, puis la transférer vers d'autres endroits par convection.
Lors de la conception thermique, il est nécessaire de combiner divers matériels de gestion thermique pour obtenir efficacement la conduction et la convection requises.
Il existe trois composants de refroidissement les plus couramment utilisés : les radiateurs, les caloducs et les ventilateurs.
Le radiateur et le caloduc sont des systèmes de refroidissement passifs sans alimentation électrique, tandis que le ventilateur est un système de refroidissement à air forcé actif.
Le radiateur est une structure en aluminium ou en cuivre qui peut obtenir de la chaleur à partir d'une source de chaleur par conduction et transférer la chaleur au flux d'air (dans certains cas, à l'eau ou à d'autres liquides) pour réaliser la convection.
Les dissipateurs thermiques existent dans des milliers de tailles et de formes, des petites ailettes en métal estampé qui connectent un seul transistor aux grandes extrusions avec de nombreuses ailettes (doigts) qui peuvent intercepter le flux d'air convectif et lui transférer de la chaleur.
Le radiateur présente les avantages de l'absence de pièces mobiles, des coûts d'exploitation, des modes de défaillance, etc.
Une fois le radiateur connecté à la source de chaleur, à mesure que l'air chaud monte, la convection se produira naturellement, commençant et continuant ainsi à former un flux d'air.
Bien que le radiateur soit facile à utiliser, il présente certains inconvénients : 1. Le radiateur qui transmet une chaleur importante est grand, coûteux et lourd, et doit être placé correctement, ce qui affectera ou limitera la disposition physique du circuit imprimé ;
2. Les ailettes peuvent être bloquées par la poussière dans le flux d'air, ce qui réduit l'efficacité ;
3. Il doit être correctement connecté à la source de chaleur afin que la chaleur puisse circuler de la source de chaleur au radiateur en douceur.
Enfin, la modélisation doit résoudre deux problèmes :
1. Le problème de la dissipation maximale et moyenne. Par exemple, un composant en régime permanent avec une dissipation thermique continue de 1 W et un appareil avec une dissipation thermique de 10 W mais avec un cycle de service intermittent de 10 % ont des effets thermiques différents.
C'est-à-dire que la dissipation de chaleur moyenne est la même et que la masse de chaleur et le flux de chaleur associés produiront des distributions de chaleur différentes. La plupart des applications CFD peuvent combiner l'analyse statique et dynamique.
2. La connexion physique imparfaite entre les composants et la surface du modèle miniature, telle que la connexion physique entre le haut du boîtier IC et le dissipateur thermique.
Si la connexion a une faible distance, la résistance thermique de ce chemin augmentera, et il est nécessaire de remplir la surface de contact avec un tampon thermique pour améliorer la conductivité thermique du chemin.
La gestion thermique peut réduire la température des composants de l'alimentation et de l'environnement interne, ce qui peut prolonger la durée de vie du produit et améliorer la fiabilité.
Mais la gestion thermique est un concept intégré, si elle est décomposée dans ses moindres détails, c'est un vaste sujet.
Cela implique des compromis en termes de taille, de puissance, d'efficacité, de poids, de fiabilité et de coût. La priorité et les contraintes du projet doivent être évaluées.
