Cómo mantener la temperatura baja: selección del radiador y base de aplicación
La mayoría de los componentes electrónicos, especialmente los microprocesadores y microcontroladores, continúan aumentando en densidad térmica debido a la continua reducción de su tamaño. Dado que la esperanza de vida, la fiabilidad y el rendimiento son inversamente proporcionales a la temperatura de funcionamiento del dispositivo, el resultado de esta evolución es que el diseño y la gestión térmicos se han convertido en un problema de diseño importante. Por lo tanto, es responsabilidad del diseñador&tener una comprensión clara de la gestión térmica eficaz y las soluciones de radiador disponibles para mantener la temperatura de funcionamiento del equipo dentro del rango establecido por el proveedor.
El principio de funcionamiento del radiador es aumentar la superficie del dispositivo expuesta al refrigerante (aire). Si el radiador se instala correctamente, puede reducir la temperatura del equipo al mejorar la transferencia de calor a través del límite de aire sólido al aire ambiente más frío.
Este artículo describe la elección del disipador de calor y brinda orientación sobre el diseño adecuado, la selección de componentes y las mejores prácticas para lograr un excelente rendimiento térmico. También describe la solución de radiador de Ohmite&como ejemplo. La mayoría de los componentes electrónicos, especialmente los microprocesadores y microcontroladores, continúan aumentando en densidad térmica debido a la continua reducción de su tamaño. Dado que la esperanza de vida, la fiabilidad y el rendimiento son inversamente proporcionales a la temperatura de funcionamiento del dispositivo, el resultado de esta evolución es que el diseño y la gestión térmicos se han convertido en un problema de diseño importante. Por lo tanto, es responsabilidad del diseñador&tener una comprensión clara de la gestión térmica eficaz y las soluciones de radiador disponibles para mantener la temperatura de funcionamiento del equipo dentro del rango establecido por el proveedor.
El principio de funcionamiento del radiador es aumentar la superficie del dispositivo expuesta al refrigerante (aire). Si el radiador se instala correctamente, puede reducir la temperatura del equipo al mejorar la transferencia de calor a través del límite de aire sólido al aire ambiente más frío.
Este artículo describe la elección del disipador de calor y brinda orientación sobre el diseño adecuado, la selección de componentes y las mejores prácticas para lograr un excelente rendimiento térmico. También describe la solución de radiador de Ohmite&como ejemplo.
La potencia en un circuito integrado (IC) se disipa en forma de calor desde la unión del transistor activo, y la temperatura de la unión es proporcional a la potencia disipada. El fabricante especifica la temperatura máxima de unión, pero generalmente es alrededor de 150 ° C. Exceder esta temperatura de unión generalmente causará daños al dispositivo, por lo que el diseñador debe encontrar formas de transferir la mayor cantidad de calor posible desde el IC. Para hacer esto, pueden confiar en un modelo bastante simple para medir el flujo de calor. Este modelo es similar al cálculo eléctrico de la ley de Ohm, basado en el concepto de resistencia térmica, con el símbolo θ.
La resistencia térmica se refiere a la resistencia que se encuentra cuando el calor fluye de un medio a otro. Su unidad es Celsius / Watt (° C / W), que se define de la siguiente manera:
en:
θ es la resistencia térmica a través de la barrera térmica en ℃ / W. ∆T es la diferencia de temperatura a través de la barrera térmica en ℃.
P es la potencia disipada por el nodo, en vatios. Desde el diseño físico del IC y el disipador de calor, hay muchas interfaces térmicas. El primero está entre la unión y la carcasa del IC y está representado por la resistencia térmica θjc.
El disipador de calor está unido al IC utilizando material de interfaz térmica (TIM) como pasta térmica o cinta térmica para mejorar la conductividad térmica entre los dos dispositivos. Esta capa conductora térmica generalmente tiene una resistencia térmica muy baja, que es parte de la resistencia térmica de la carcasa al disipador de calor y está representada por θcs. El último nivel es la interfaz entre el radiador y el entorno circundante, indicado por θsa.
La resistencia térmica es como resistencias en circuitos electrónicos, que están conectados en serie. La suma de todas las resistencias térmicas es la resistencia térmica total desde la unión hasta el aire ambiente.
Generalmente, los proveedores de circuitos integrados especificarán implícita o explícitamente la resistencia térmica de la unión a la carcasa. Esta especificación puede proporcionarse en forma de temperatura máxima de la carcasa, eliminando uno de los elementos de resistencia térmica. El diseñador de la aplicación IC no tiene control sobre las características de resistencia térmica de la unión a la carcasa. Sin embargo, el diseñador puede seleccionar las funciones TIM y disipador de calor para enfriar completamente el IC y mantener la temperatura de unión por debajo de la temperatura máxima especificada. En términos generales, cuanto menor sea la resistencia térmica del TIM y del disipador de calor, menor será la temperatura de la carcasa del CI a enfriar.
Desde la perspectiva de la disipación de calor, elegir un radiador es relativamente sencillo. Como se mencionó anteriormente, el disipador de calor de la serie Ohmite BG proporciona una solución viable al problema de enfriamiento de los circuitos integrados en los paquetes BGA.
