Tepelný odpor elektrického zariadenia
Ako sa zariadenie stáva výkonnejším a kompaktnejším, inžinieri v rôznych priemyselných odvetviach neustále vyvíjajú úsilie v oblasti tepelného manažmentu elektronických produktov. Hoci existuje veľa kreatívnych riešení, ktoré dokážu odoberať tepelnú energiu prostredníctvom vysokoteplotných zariadení na vedenie tepla, ako sú ventilátory, kvapalinové chladiče a teplovodivé trubice, samotné zariadenie tiež urobilo veľa pokroku v zásadnej optimalizácii tepelného výkonu.
Pracovná teplota:
Pri navrhovaní koncových produktov, ako sú zariadenia IOT, lekárske nástroje alebo priemyselné senzorové zariadenia, takmer každé zariadenie berie ako parameter maximálnu okolitú prevádzkovú teplotu. Maximálnu okolitú teplotu nastavuje výrobca zariadenia, aby sa zabezpečilo, že výkon zariadenia dosiahne prijateľnú úroveň a nepoškodia sa fyzikálne vlastnosti. Napríklad niektoré spínacie tranzistory môžu vydržať veľmi vysoké výkonové zaťaženie, ale ich vnútorné polovodičové spoje sa roztavia, ak sú vystavené príliš vysokej teplote okolia. Okrem toho teplota priamo ovplyvní vodivosť materiálu. Ak sa prekročí maximálna prevádzková teplota, môže sa zmeniť výkon zariadenia.
Odstráňte teplo zo zdroja:
Zariadenia s pevnou vnútornou spotrebou energie a prahovými hodnotami teploty okolia, ako väčšina zariadení na konverziu energie a integrovaných obvodov, povrchová teplota krytu závisí od vnútorného tepelného odporu a účinnosti prenosu tepla. Vnútorný tepelný odpor popisuje účinnosť prenosu tepla zo zdroja tepla na povrch zariadenia. Keď si však väčšina ľudí predstaví tepelné hospodárstvo, napadne ich efektívnosť prenosu tepla zo zariadení do okolia, prenos tepla konvekciou, vedením alebo sálaním. Týmito metódami sú zvyčajne pasívne výmenníky tepla, ventilátory, kvapalinové chladiace systémy, tepelné trubice a chladiče.
Najlepší spôsob, ako udržať dobrú teplotu plášťa, je priamo meniť vnútorný tepelný odpor zariadenia a účinnosť odvodu tepla do okolitého prostredia. Dokonalý tepelný manažment má nulový tepelný odpor a nekonečný odvod tepla. Keďže sú však zariadenia vyrobené z reálnych materiálov, každý materiál má svoje vlastné jedinečné charakteristiky tepelného odporu a žiadny systém nedokáže dokonale prenášať teplo, musia sa dizajnéri systému snažiť optimalizovať tepelný výkon každého kľúčového zariadenia už od ranej fázy návrhu.
Pevná premenná:
Ako vieme, rôzne parametre aplikácie sú zvyčajne pevne dané, takže dizajn je potrebné vypracovať tak, aby spĺňal tieto požiadavky. V niektorých prípadoch závisí účinnosť zariadenia, teplota okolia a mechanizmus prenosu tepla systému od konečnej aplikácie. V mnohých prípadoch, ak má zariadenie dosiahnuť prijateľné prevádzkové podmienky a nízku teplotu krytu, je jedinou cestou zlepšenie vnútorného tepelného dizajnu a výber zariadenia s nízkym vnútorným tepelným odporom.
