Čtenáři jako vy pomáhají podporovat MUO. Když provedete nákup pomocí odkazů na našich stránkách, můžeme získat provizi přidružené společnosti.
Přehřívání je pro vaše zařízení problematické; proto je odvod tepla životně důležitý pro řízení teploty elektronických zařízení nebo podobných zdrojů tepla.
Chladiče se používají v elektronických zařízeních k pohlcování tepelné energie do prostředí a k chlazení vašich zařízení. Ale co to vlastně chladič je a jak funguje?
Jak vzniká teplo v elektronických zařízeních a systémech
V moderní době jsme obklopeni elektronickými systémy a gadgety. Od mikroprocesorového čipu po základní transceiverovou stanici (BTS) pro mobilní komunikační systémy, elektronické produkty potřebují k provozu elektrickou energii.
Zatímco část tohoto výkonu se spotřebuje na provoz zařízení, zbytek se odvádí (v závislosti na účinnosti zařízení), většinou ve formě tepla.
Vzhledem k miniaturizaci zařízení však elektronická zařízení nemohou akumulovat teplo a potřebují tuto tepelnou energii pohltit do okolí. K tomuto účelu se často používají chladiče.
Co je chladič?
Chladič je část aplikovaná na horké elektronické zařízení, aby absorbovala jeho teplo vedením a poté tuto energii vyvrhla do okolního prostředí pomocí konvekce a záření. Běžná struktura chladiče je znázorněna níže:
Elektronická zařízení jsou navržena tak, aby minimální rozhraní a tepelně vodivé materiály se používají k připojení zdroje generujícího teplo a chladiče, aby se teplo nemohlo akumulovat uvnitř přístroj. Chladiče jsou navrženy tak, aby poskytovaly nízkou tepelnou odporovou cestu zařízením pro odvod tepla.
Mechanismus chladiče
Chladiče jsou vyrobeny z tepelně vodivých materiálů, nejčastěji z hliníku (tepelná vodivost: 237 W/m K). Hliník je ve srovnání s jinými tepelně vodivými materiály, jako je stříbro a zlato, levný kov.
Teplo z relativně malého elektronického pouzdra je absorbováno plochou kovovou deskou vedením. Vedení je často usnadněno aplikací a teplovodivá pasta mezi vnějším krytem elektronického zařízení a chladičem. To zajišťuje správný fyzický kontakt s vysoce tepelně vodivou pastou.
Teplo z relativně menšího elektronického pouzdra se má šířit po větším povrchu chladiče vedením.
Tepelná energie však trpí šířícím se tepelným odporem, když se menší plocha zdroje tepla dostane do fyzického kontaktu s větší plochou chladiče. Proto je důležité řídit odpor proti šíření volbou vhodné kontaktní tloušťky základní desky chladiče.
Chladič s minimálním odporem šíření zajišťuje téměř rovnoměrné rozložení tepla na základní desce a žebrech. Povrchová plocha chladiče je tak efektivně využita. Výpočet odolnosti proti šíření je však mimo rámec tohoto článku.
Na druhé straně základové desky chladiče je použito mnoho kovových žeber pro zajištění větší plochy pro tepelnou konvekci tepla. Žebra nejsou umístěna příliš blízko u sebe, protože to může bránit schopnosti tekutiny, tj. vzduchu, ve většině případů volně proudit mezi žebry a odvádět teplo.
Přírodní vs. Nucené chlazení
Rovnoměrně rozložené teplo na základně chladiče využívá celou povrchovou plochu poskytovanou žebry k předávání tepla do okolního vzduchu pomocí přirozené konvekce nebo nucené konvekce vzduchu.
Přirozená konvekce je proces, při kterém okolní vzduch odvádí tepelnou energii z žeber chladiče pomocí přirozeného proudění tekutiny, tj. bez použití tlaku přes vnější zdroj. V tomto procesu je tok nebo rychlost molekul tekutiny pomalá.
Při metodě nucené konvekce pro výměnu tepla se používá dmychadlo nebo ventilátor ke zvýšení rychlosti proudění tekutiny povrchem na žebrech chladiče. Buď a DC nebo PWM ventilátor může být použito.
Zvýšené proudění vzduchu vede k většímu odvodu tepla z chladiče. Obvykle se nucená konvekce používá v případech, kdy je vyžadováno odstranění velkého množství tepelné energie nebo je v návrhu vyžadován menší chladič.
Spolu s konvekcí je tepelné záření z chladiče také docela užitečné při odstraňování tepla z chladiče. Obvykle jsou chladiče zbarveny černě, což zvyšuje jejich schopnost tepelného záření.
Chladiče udržují vaše zařízení v chladu a provozu
Chladič je nezbytným gadgetem pro spolehlivý provoz elektronického zařízení. Bez nich nebudou naše pokročilé chytré telefony, vysoce výkonné počítače a dokonce ani LED světla kvůli přehřívání fungovat tak, jak bylo zamýšleno.
