Ako si vybrať chladič?
S rozvojom vedy a techniky sa strata energie mikroelektronických komponentov zvyšuje a veľkosť balenia je stále menšia. Preto sa tepelný manažment stáva čoraz dôležitejším pri navrhovaní elektronických produktov.
Spoľahlivosť a konštrukčná životnosť elektronických zariadení sú nepriamo úmerné prevádzkovej teplote. Z hľadiska spoľahlivosti a prevádzkovej teploty typického kremíkového polovodičového zariadenia zníženie prevádzkovej teploty exponenciálne zvýši spoľahlivosť a konštrukčnú životnosť zariadenia. Preto efektívne riadenie pracovnej teploty zariadenia v rámci limitu je zárukou jeho dlhodobej stabilnej prevádzky.
Chladič je zariadenie, ktoré zlepšuje prenos tepla z horúceho konca na studený. Vo všeobecnosti je horúci koniec horná časť zariadenia, ktorá generuje teplo, a studený koniec je vzduch v prostredí ako médium na odvádzanie tepla. Nasledujúca diskusia predpokladá, že chladiacim médiom je vzduch. Prestup tepla z pevného povrchu do ovzdušia je vo väčšine prípadov najmenej efektívnym článkom celého systému prenosu tepla a kontaktná plocha tuhá látka – plyn je zároveň miestom s najväčším tepelným odporom. Chladič znižuje tepelný odpor kontaktnej plochy tuhá látka-para zväčšením kontaktnej plochy s chladiacim médiom, čo umožňuje zariadeniu preniesť viac tepla alebo znížiť prevádzkovú teplotu zariadenia pri rovnakom náraste teploty. Hlavným účelom použitia chladiča je znížiť prevádzkovú teplotu zariadenia, ako je indikátor nastavený výrobcom.
Tepelný cyklus (v doslovnom preklade je tento názov, ale v skutočnosti je to metóda tepelnej odporovej siete, ktorú často hovoríme, alebo metóda tepelnej siete/metóda elektrickej siete, ďalej len metóda tepelnej odporovej siete) Pred diskusiou o tom, ako vybrať chladič, aby čitatelia, ktorí nie sú oboznámení s vedením tepla, rýchlo pochopili tému diskusie, najprv vysvetlite terminológiu nasledujúcej diskusie a spôsob vytvorenia tepelnej odporovej siete. Definície symbolov a pojmov sú nasledovné:
Otázka: Celkový výkon alebo rýchlosť generovania tepla (treba preložiť ako rozptýlený výkon), jednotka W, predstavuje rýchlosť tepla generovaného elektronickými komponentmi počas prevádzky. Na výber vhodného chladiča sa zvyčajne používa maximálna hodnota rozptýleného výkonu.
Tj: Teplota spoja (zvyčajne by sa mala vzťahovať na teplotu spoja a popis v pôvodnom texte je maximálna teplota spoja, aby zariadenie fungovalo stabilne), v °C.
Maximálna povolená teplota spoja sa pohybuje od 115°C pre bežné mikroelektronické komponenty do 180°C pre niektoré špeciálne zariadenia na reguláciu teploty. V armáde a pri niektorých špeciálnych príležitostiach sa komponenty s prevádzkovou teplotou 65°C až 80°C používajú len zriedka. (Pôvodný text neuvádza prevádzkovú teplotu, aby nedošlo k zámene, preklad je špeciálne upravený).
Tc: Teplota puzdra zariadenia v °C.
Pretože teplota puzdra súvisí s testovacím bodom vybraným na obale obalu (teplota povrchu obalu s elektronickými súčiastkami nie je jednotná), zvyčajne sa to vzťahuje na bod najvyššej teploty na obale obalu.
Ts: Teplota chladiča v °C.
Vzťahuje sa na bod najvyššej teploty, kde je chladič blízko zariadenia (povrch obalu).
Ta: Teplota okolia, v °C.
Prostredníctvom vzťahu medzi teplotným rozdielom (pôvodný text je teplota) a rýchlosťou prestupu tepla (pôvodný text je rýchlosť disipácie tepla) možno kvantitatívne vyjadriť účinnosť prestupu tepla medzi dvoma polohami tepelnej konštrukcie. tepelný odpor R. Definícia odporu R je nasledovná:
R=ΔT/Q kde ΔT je teplotný rozdiel medzi dvoma polohami. Jednotkou tepelného odporu je °C/W, čo predstavuje teplotný rozdiel pri prenose jednotkovej rýchlosti tepla. Definícia tepelného odporu je trochu podobná odporu Re definovanému zákonom Ohm' Re=ΔV/I. Kde ΔV je potenciálny rozdiel a I je prúd.
