Solución de enfriamiento del dispositivo de fuente de alimentación
Todos sabemos que la gestión térmica es un aspecto importante de la gestión de energía. Necesita mantener los componentes y sistemas dentro de los límites de temperatura. Las soluciones pasivas comienzan con disipadores de calor y tubos de calor, y pueden usar ventiladores para enfriamiento activo para mejorar el efecto de enfriamiento.El modelado del sistema a nivel de componente y de producto terminado permite a los diseñadores realizar un análisis aproximado de primer orden de la estrategia de refrigeración. El uso de la dinámica de fluidos computacional para un análisis más profundo puede comprender completamente la situación general del calor y el impacto de los cambios en la estrategia de refrigeración. Todas las soluciones de gestión térmica implican compensaciones en tamaño, potencia, eficiencia, peso, fiabilidad y coste, y deben evaluar las prioridades y limitaciones del proyecto.
Todas las soluciones de gestión térmica siguen los principios básicos de la física. En el modo de enfriamiento, hay tres formas de conducción de calor: radiación, conducción y convección.
Para la mayoría de los sistemas electrónicos, el enfriamiento requerido para lograrlo es dejar que el calor abandone la fuente de calor directa por conducción y luego transferirlo a otros lugares por convección. El desafío del diseño es combinar varios hardware de gestión térmica para lograr de manera efectiva la conducción y convección requeridas. Hay tres elementos de refrigeración más utilizados: radiador, tubo de calor y ventilador. Los radiadores y los tubos de calor son sistemas de refrigeración pasivos sin fuente de alimentación, que también incluyen métodos de conducción y convección inducidos naturalmente. Por el contrario, el ventilador es un sistema activo de refrigeración por aire forzado.
Enfriamiento del disipador de calor:
El disipador de calor es una estructura de aluminio o cobre, que puede obtener calor de la fuente de calor a través de la conducción y transferir el calor al flujo de aire (en algunos casos, al agua u otros líquidos) para realizar la convección. Los radiadores vienen en miles de tamaños y formas, desde pequeñas aletas de metal estampadas que conectan un solo transistor hasta grandes extrusiones con muchas aletas que pueden interceptar y transferir calor al flujo de aire convectivo.
Una de las ventajas del disipador de calor es que no hay partes móviles, costos operativos ni modos de falla. Una vez que se conecta un disipador térmico del tamaño adecuado a la fuente de calor, a medida que el aire caliente sube, la convección se producirá naturalmente, comenzando y continuando la formación del flujo de aire. Por lo tanto, estas ventajas son muy importantes cuando se usa un disipador de calor para proporcionar un flujo de aire uniforme entre la entrada y la salida de la fuente de calor. Además, la entrada debe estar por debajo del radiador y la salida por encima; De lo contrario, el aire caliente se estancará en la fuente de calor, lo que empeorará aún más la situación.
Adición de tubos de calor:
La función del tubo de calor es absorber el calor de la fuente de calor y transferirlo a la zona más fría, pero en sí mismo no actúa como radiador. Cuando no hay suficiente espacio cerca de la fuente de calor para colocar el radiador o el flujo de aire es insuficiente, se puede utilizar el tubo de calor. El tubo de calor tiene una alta eficiencia y puede transferir calor desde la fuente a un lugar más conveniente para su administración.
Adición de ventilador de refrigeración:
Obviamente, los ventiladores aumentarán los costos, requerirán espacio y aumentarán el ruido del sistema. Como dispositivo electromecánico, el ventilador también es propenso a fallar, lo que consume energía y afecta la eficiencia de todo el sistema. Sin embargo, en muchos casos, especialmente cuando la trayectoria del flujo de aire es curva, vertical o está bloqueada, suelen ser la única forma de obtener suficiente flujo de aire. Muchas aplicaciones usan ventiladores controlados térmicamente que funcionan solo cuando es necesario para reducir la velocidad, lo que reduce el consumo de energía y usan aspas que minimizan el ruido a la velocidad de funcionamiento óptima.
Modelado y simulación térmica:
El modelado y la simulación son esenciales para una estrategia de gestión térmica eficiente para determinar cuánto aire de enfriamiento se requiere y cómo se logra el enfriamiento. El flujo de aire a través de varias fuentes de calor se puede dimensionar para mantener su temperatura por debajo del límite permitido. Usando la temperatura del aire, el flujo disponible de flujo de aire no forzado, el flujo de aire del ventilador y otros factores para el cálculo básico, podemos comprender aproximadamente la condición de temperatura.
Al hacer algunos ajustes, los diseñadores pueden ver si los puertos de aire más grandes requieren más aire, determinar si otras rutas de flujo de aire son más efectivas, identificar diferencias en el uso de radiadores más grandes o diferentes, investigar el uso de tuberías de calor para mover puntos calientes, etc. Estos paquetes de software de modelado CFD pueden generar datos tabulares e imágenes en color de disipación de calor. Los cambios en el tamaño del ventilador, el flujo de aire y la posición también son fáciles de modelar.
La administración de energía también la administración térmica, especialmente cómo el enfriamiento de las funciones relacionadas con la energía afectará el diseño térmico y la acumulación de calor. Además, incluso si los componentes y sistemas continúan funcionando dentro del rango de especificación, el aumento de la temperatura provocará cambios en el rendimiento con el cambio de los parámetros de los componentes. El sobrecalentamiento también puede acortar la vida útil de los componentes y, por lo tanto, acortar el tiempo medio entre fallas, lo que también es un factor a considerar para garantizar la confiabilidad a largo plazo.
