Almindelig anvendte termiske løsninger til elektronisk strømudstyr
Moderne kraftelektronisk udstyr udvikler sig hurtigt hen imod høj integration, højdensitetssamling og høj driftshastighed. Som kernen i kraftelektronisk udstyr arbejder chippen hurtigere og hurtigere, forbruger mere og mere strøm og udsender mere og mere varme. Hvis enhedens varmeafledningskapacitet ikke er stærk, vil afgivelsen af strøm forårsage temperaturstigning i chip-aktive område og overgangstemperatur i enheden.
Komponenternes fejlrate har et eksponentielt forhold til deres overgangstemperatur, og ydeevnen falder med stigningen i overgangstemperaturen. Fejlraten stiger to gange for hver 10 graders stigning i komponenternes arbejdstemperatur.
Derfor, for at forbedre arbejdsydelsen og pålideligheden af kraftelektronisk udstyr, er det mere nødvendigt og presserende at udføre et rimeligt termisk design for elektronisk udstyr og træffe rimelige eksterne varmeafledningsforanstaltninger. På nuværende tidspunkt omfatter de almindelige varmeafledningsteknologier for kraftelektronisk udstyr luftkøling, væskekøling, varmerørsteknologi osv.
Luftkøling:
Brug af luftkølet heatsink til at afkøle elektroniske chips er den enkleste, mest direkte og billigste varmeafledningsmetode. Generelt bruges luftkølings- eller tvungen luftkølingsteknologi mest i enheder eller elektronisk udstyr med lavt eller medium strømforbrug. På nuværende tidspunkt bruges avancerede blæsere og optimerede køleplader med stort område. Kølekapaciteten for luftkøleteknologi kan nå 50W · cm-2. Princippet for luftkølet kølelegeme er meget simpelt: den varme, der spredes af chippen, overføres til metalbasen gennem bindematerialer, og derefter til kølepladen, Varmen spredes til luften gennem naturlig konvektion eller tvungen konvektion. Konduktion og konvektion er to vigtigste varmeoverførselsmetoder. For at overføre den varme, der spredes af chippen, til det atmosfæriske miljø under de tilladte temperaturforhold, kan følgende metoder anvendes til at styrke lednings- og konvektions termisk køling.
Væskekøling:
Væskekøling kaldes også vandkøling. Dens køleeffektivitet er høj, dens varmeledningsevne er mere end 20 gange højere end traditionel luftkøling, og der er ingen høj støj fra luftkøling, hvilket bedre kan løse problemerne med køling og støjreduktion. Væskekøleanordningen kan groft opdeles i fire dele: mikrovandpumpe, cirkulationsrør, varmeabsorptionsboks og køleplade. Princippet om vandkøling af varmeafledning er meget enkelt. Vandkølende varmeafledning er en lukket væskecirkulationsanordning, gennem den strøm, der genereres af pumpen, fremmes væskecirkulationen i det lukkede system, og den varme, der genereres af chippen absorberet af varmeabsorptionsboksen, bringes til varmeafledningsanordningen med større areal til varmeafledning gennem væskecirkulationen. Den afkølede væske vender tilbage til varmeabsorberingsudstyret igen for kontinuerlig cirkulerende køling.
Heatpipe teknologi:
Heat pipe er et varmevekslerelement med høj varmeoverførselseffektivitet. Varmeoverførslen mellem kolde og varme væsker er koblet af faseændringsprocessen med fordampning og kondensering af arbejdsmediet i varmerøret. Dens tilsvarende varmeledningsevne kan nå 103 ~ 104 gange metals. Sammenlignet med traditionelt varmeafledningsudstyr behøver varmerør ikke at forbruge strøm, har lille rumstørrelse og høj kølekapacitet, varmeoverførslen pr. arealenhed er høj. Som et effektivt varmeledende element er varmerøret velegnet til varmeafledning under høj varmeflux og kan bruges til elektroniske komponenter for at opnå høj varmeeksporthastighed. På nuværende tidspunkt er den maksimale varmeafledningseffekt for den kendte varmerørsradiator til varmeafledning af højeffekt elektroniske komponenter nået 200W · cm-2.
Forskellige termiske køleløsninger har forskellige fordele og ulemper. I praktisk anvendelse skal diversificerede varmeafledningsmetoder vælges i henhold til strømudstyrets behov. Kun på denne måde kan det elektroniske udstyr give fuld spild til dets maksimale ydeevne og stabile levetid.
