Læsere som dig hjælper med at støtte MUO. Når du foretager et køb ved hjælp af links på vores websted, kan vi optjene en affiliate-kommission.
Overophedning er problematisk for dine enheder; Derfor er varmefjernelse afgørende for at kontrollere temperaturen på elektroniske enheder eller lignende varmekilder.
Køleplader bruges i elektroniske enheder til at nedsænke varmeenergi i miljøet og til at afkøle dine enheder. Men hvad er en køleplade egentlig, og hvordan fungerer den?
Hvordan varme produceres i elektroniske enheder og systemer
I den moderne æra er vi omgivet af elektroniske systemer og gadgets. Fra en mikroprocessorchip til en basistransceiverstation (BTS) til mobile kommunikationssystemer har elektroniske produkter brug for elektrisk strøm for at fungere.
Mens noget af den strøm bruges til at betjene enheden, forsvinder resten af den (afhængigt af enhedens effektivitet), for det meste i form af varme.
På grund af miniaturiseringen af enheder kan elektroniske enheder imidlertid ikke akkumulere varme og skal synke denne varmeenergi ned i miljøet. Til dette formål bruges ofte køleplader.
Hvad er en køleplade?
En køleplade er en del, der påføres en varm elektronisk enhed for at absorbere dens varme gennem ledning og derefter kaste denne energi til det omgivende miljø gennem konvektion og stråling. En fælles struktur af en køleplade er som vist nedenfor:
Elektroniske enheder er designet på en sådan måde, at en minimal grænseflade og termisk ledende materialer bruges til at forbinde en varmegenererende kilde og køleplade, så varmen ikke kan samle sig inde i enhed. Køleplader er designet på en måde, der giver en lav termisk modstandsvej til enheder til varmefjernelse.
Heat Sink Mekanisme
Køleplader er lavet af termisk ledende materialer, mest almindeligt aluminium (varmeledningsevne: 237 W/m K). Aluminium er et billigt metal sammenlignet med andre termisk ledende materialer som sølv og guld.
Varmen fra et relativt lille elektronisk kabinet absorberes af en flad metalplade gennem ledning. Ledning lettes ofte ved at anvende en termisk pasta mellem den elektroniske enheds ydre kabinet og kølepladen. Dette sikrer korrekt fysisk kontakt med høj termisk ledende pasta.
Varmen fra et relativt mindre elektronisk kabinet er beregnet til at spredes på den større kølepladeoverflade gennem ledning.
Varmeenergi lider dog af en sprede varmemodstand, når et mindre overfladeareal af varmekilden kommer i fysisk kontakt med et større overfladeareal af kølepladen. Derfor er det vigtigt at kontrollere spredningsmodstanden ved at vælge den passende kontakttykkelse på kølepladens bundplade.
En køleplade med minimal spredningsmodstand sikrer, at varmen bliver næsten jævnt fordelt på bundplade og finner. Således udnyttes overfladearealet af kølepladen effektivt. Beregning af spredningsmodstand ligger dog uden for denne artikels rammer.
På den anden side af kølepladens bundplade bruges mange metalliske finner til at give øget overfladeareal til den termiske konvektion af varme. Finner placeres ikke for tæt på hinanden, da dette kan hindre væskens, dvs. luftens evne til i de fleste tilfælde at flyde frit mellem finnerne for at sprede varme.
Naturlig vs. Tvungen køling
Jævnt spredt varme ved kølepladens base udnytter hele overfladearealet fra finnerne til at kaste varme ud i den omgivende luft ved hjælp af enten naturlig konvektion eller tvungen luftkonvektion.
Naturlig konvektion er en proces, hvor den omgivende luft transporterer varmeenergien fra kølepladens finner ved hjælp af den naturlige strøm af væske, dvs. ikke påfører tryk gennem en ekstern kilde. I denne proces er strømmen eller hastigheden af væskemolekyler langsom.
I den tvungne konvektionsmetode til varmeveksling bruges en blæser eller ventilator til at øge hastigheden af væskestrømmen gennem overfladen på kølepladens finner. Enten a DC eller en PWM blæser Kan bruges.
Den øgede luftstrøm resulterer i, at mere varme føres væk fra kølepladen. Normalt anvendes tvungen konvektion i tilfælde, hvor der skal fjernes meget varmeeffekt, eller en mindre køleplade er påbudt i et design.
Sammen med konvektion er varmestråling fra kølepladen også ganske nyttig til at fjerne varme fra kølepladen. Normalt er køleplader farvet sorte, hvilket øger deres termiske strålingsevne.
Køleplader holder dine enheder kølige og kørende
En køleplade er en vigtig gadget for pålidelig drift af en elektronisk enhed. Uden dem vil vores avancerede smartphones, kraftige computere og endda LED-lys ikke fungere efter hensigten på grund af overophedning.
