מהו גוף קירור וחשיבותו

כֹּל רכיב חשמלי ואלקטרוני במעגל מייצר כמות חום כלשהי בזמן שהמעגל מבוצע על ידי אספקת חשמל. בדרך כלל מכשירים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה כמו טרנזיסטור כוח ואת האלקטרוניקה האופטו כגון דיודה פולטת אור , לייזרים מייצרים חום בכמויות ניכרות ורכיבים אלה אינם מספיקים כדי להפיץ חום, מכיוון שיכולת הפיזור שלהם נמוכה באופן משמעותי.

בשל כך, חימום הרכיבים מוביל לכשל בטרם עת ועלול לגרום לכשל של כל המעגל או ביצועי המערכת. לכן, כדי לכבוש את ההיבטים השליליים הללו, יש לספק כיורי קירור למטרת קירור.

מהו גוף קירור?

מפזר חום

גוף הקירור הוא רכיב אלקטרוני או מכשיר של מעגל חשמלי המפיץ חום ממרכיבים אחרים (בעיקר מטרנזיסטורי הכוח) של המעגל למדיום שמסביב ומקרר אותם לשיפור ביצועיהם, אמינותם וגם נמנע מכשל מוקדם של הרכיבים. לצורך הקירור הוא משלב מאוורר או מכשיר קירור.

עקרון גוף הקירור

חוק הולכת החום של פורייה קובע שאם שיפוע הטמפרטורה קיים בגוף, אז החום יעבור מאזור בטמפרטורה גבוהה לאזור טמפרטורה מאפשרת, וניתן להשיג זאת בשלוש דרכים שונות, כגון קונבנציה, קרינה ו הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית.

עקרון גוף הקירור

בכל פעם ששני עצמים עם טמפרטורה שונה באים במגע אחד עם השני, הולכה מתרחשת הגורמת למולקולות הנעות במהירות של האובייקט בחום גבוה להתנגש במולקולות האטיות של האובייקטים הקרירים יותר, וכך, מעבירה אנרגיה תרמית לאובייקט הקריר יותר. וזה נקרא מוליכות תרמית.

באופן דומה, גוף הקירור מעביר את החום או האנרגיה התרמית ממרכיב בטמפרטורה גבוהה למדיום בטמפרטורה נמוכה כמו אוויר, מים, שמן וכו 'בדרך כלל האוויר משמש כמדיום בטמפרטורה נמוכה, ואם משתמשים במים כמדיום, ואז זה מכונה צלחת קרה.

סוגי גוף קירור

כיורי הקירור מסווגים לקטגוריות שונות על פי קריטריונים שונים. בואו ניקח בחשבון את הסוגים העיקריים, כלומר כיורי קירור אקטיביים וכיורי קירור פסיביים.

סוגי גוף קירור

גוף קירור פעיל

אלה בדרך כלל סוג מאוורר ומשתמשים בכוח לצורך קירור. הם יכולים גם להיקרא כיור קירור או מאווררים. המאווררים מסווגים עוד כסוג מיסב כדור וסוג מיסב שרוול. מאווררי המנוע הנושאים כדורים מועדפים מכיוון שתוחלת העבודה שלהם ארוכה יותר והם זולים יותר בכל הנוגע לשימוש ארוך טווח. הביצועים של סוג כזה של גוף הקירור מצוינים, אך לא ליישומים ארוכי טווח מכיוון שהם מורכבים מחלקים נעים הם מעט יקרים גם כן.

גוף קירור פסיבי

אלה אינם מחזיקים רכיבים מכניים והם עשויים רדיאטורים אלומיניום. אלה מפיצים אנרגיה תרמית או חום באמצעות תהליך הסעה. אלה הם האמינים ביותר מאשר צלעות הקירור הפעילות, וכדי לתפעול יעיל של כיורי חום פסיביים, מומלץ לשמור על זרימת אוויר רציפה על פני סנפיריהם.

גוף קירור אלומיניום

כיורי הקירור עשויים בדרך כלל ממתכות, ואלומיניום הוא המתכת הנפוצה ביותר המשמשת בקירור. אנו מודעים לעובדה שהמוליכות התרמית של כל מתכת שונה. המוליכות התרמית של המתכת פרופורציונאלית להעברת החום בגוף הקירור. . לפיכך, אם המוליכות התרמית של המתכת עולה, אז
יכולת העברת החום של גוף הקירור תגדל גם היא.

גוף קירור אלומיניום

המוליכות התרמית של האלומיניום היא 235 W / mK היא המתכת הזולה והקלה ביותר. כיורי חום מאלומיניום נקראים גם כיורי חום מכובדים שכן ניתן לייצר אותם באמצעות שחול.

גוף קירור מוטבע

אלה עשויים ממתכות המוטבעות ליצירת צורה מסוימת. חותמת זו יוצרת את כיורי החום בכל פעם שמתכת מועברת דרך מכונת ההחתמה. אלה זולים יותר בהשוואה לכיורי חום מוחצנים.
אלה משמשים ליישומים בעלי צריכת חשמל נמוכה ולכן אלה הם בעלי ביצועים נמוכים.

עיבוד שבבי קירור

אלה מיוצרים בתהליך עיבוד לעיתים קרובות מסור כנופיות משמש להסרת גוש חומר ליצירת סנפירים בין עם מרווח מדויק. אלה יקרים מכיוון שהרבה מתכות עלולות להיות בזבוז בתהליך הייצור.

גוף קירור סנפיר משובץ

אלה משמשים לעתים קרובות עבור יישומים גדולים פיזית הדורשים ביצועים הגיוניים כמו ריתוך חשמלי יישומי לבנים DC-DC . אלה מיוצרים על ידי הצמדת סנפירים בודדים של מתכת לבסיס גוף הקירור. ניתן לעשות זאת בשתי שיטות כלומר אפוקסי תרמי שהוא חסכוני והשנייה היא באמצעות הלחמה שהיא יקרה.

כיורי חום מקופלים

כיורי הקירור המקפלים של סנפיר הם בעלי שטח פנים גדול, והם מחזיקים חומר קירור מקופל, ולכן יש להם ביצועים גבוהים מאוד וצפיפות שטף חום גבוהה מאוד. בכיורים אלה מכוונים את האוויר לזרום ישירות לתוך כיורי החום דרך צינור כלשהו. זה מייקר את כל העניין מכיוון שעלות הייצור והצינור כלולה בעלות הכוללת של הכיור.

צלעות קירור מחולקות

תהליך החלקה משמש לייצור כיורים אלה, הכוללים ייצור בלוקים עדינים מאוד של מתכות בדרך כלל נחושת. לפיכך, אלה נקראים כיורי קירור. מדובר על צלעות חום בינוניות עד בעלות ביצועים גבוהים.

גוף קירור מזויף

המתכות כמו נחושת ואלומיניום משמשות ליצירת כיורי חום באמצעות כוחות דחיסה. תהליך זה מכונה תהליך זיוף. לפיכך, הם נקראים כיורי חום מזויפים.

גוף קירור להרכבה של סנפיר יחיד

אלה הם בעלי משקל קל וניתנים להתקנה בחללים צרים. הם גם בעלי יכולות ביצועים נמוכות עד גבוהות, וניתן להשתמש בהם ליישומים רבים. אבל החיסרון העיקרי הוא שהם קצת יקרים.

גוף קירור מושקע

החלפה היא תהליך פרזול לעבודה קרה, אך לעיתים ניתן לעשות זאת גם כתהליך עבודה חם בו ממדים של פריט משתנים למת. אלה הם זולים, ביצועים בינוניים ומוגבלים בניהול זרימת האוויר.

חשיבותם של צלעות חום במעגלים אלקטרוניים

• גוף קירור הוא מחליף חום פסיבי, והוא מתוכנן שיהיה לו שטח פנים גדול במגע עם המדיום הסביבתי (הקירור) כמו אוויר. הרכיבים או החלקים האלקטרוניים או ההתקנים שאינם מספיקים כדי למתן את הטמפרטורה שלהם, דורשים קירורי קירור. חום שנוצר על ידי כל אלמנט או רכיב של מעגל אלקטרוני יש לפזר אותם על מנת לשפר את מהימנותו ולמנוע כישלון מוקדם של הרכיב.
• זה שומר על יציבות תרמית במגבלות לכל חשמל רכיב אלקטרוני של כל מעגל או חלקי אלקטרוניקה בכל מערכת שהיא. הביצועים של גוף הקירור תלויים בגורמים כמו בחירת חומר, תכנון בליטה, טיפול פני השטח ומהירות האוויר.
• יחידות העיבוד המרכזיות והמעבדים הגרפיים של מחשב מקוררים גם הם באמצעות כיורי הקירור. כיורי קירור נקראים גם כמפיצי חום, המשמשים לעתים קרובות כמכסים בזיכרון המחשב כדי להפיג את חוםו.
• אם לא מסופקים צלעות חום למעגלים אלקטרוניים, יהיה סיכוי לכשל של רכיבים כגון טרנזיסטורים, וסת מתח, IC, נוריות LED וטרנזיסטורי כוח. אפילו תוך כדי הלחמה של מעגל אלקטרוני , מומלץ להשתמש בקירור כדי למנוע חימום יתר של האלמנטים.
• צלעות חום לא רק מספקות פיזור חום, אלא משמשות גם לניהול אנרגיה תרמית הנעשית על ידי פיזור חום כאשר החום הוא יותר. במקרה של טמפרטורות נמוכות, צלעות הקירור נועדו לספק חום על ידי שחרור אנרגיה תרמית להפעלה תקינה של המעגל.

מבחר גוף קירור

לבחירת גוף הקירור עלינו לקחת בחשבון את החישובים המתמטיים הבאים:

לשקול

ש: קצב פיזור חום בוואט

T_j: טמפרטורת הצומת המרבית של המכשיר ב- 0C

T_c: טמפרטורת המקרה של המכשיר ב- 0C

T_a: טמפרטורת האוויר הסביבתית ב- 0C

T_s: הטמפרטורה המרבית של גוף הקירור ממוקמת בצורה מסודרת ביותר למכשיר ב- 0C

עמידות תרמית יכולה להינתן על ידי

R = ∆T / Q

התנגדות חשמלית ניתנת על ידי

R_e = ∆V / I

ההתנגדות התרמית בין הצומת למארז המכשיר ניתנת על ידי

R_jc = (∆T_jc) / ש

התנגדות מקרה לשקיעה ניתנת על ידי

R_cs = (∆T_cs) / ש

כיור להתנגדות הסביבה ניתן על ידי

R_sa = (∆T_sa) / Q

לפיכך, הצומת להתנגדות הסביבה ניתן על ידי

R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q

כעת, ההתנגדות התרמית הנדרשת של גוף הקירור היא

R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs

במשוואה לעיל הערכים של T_j, Q ו- R_jc נקבעים על ידי היצרן והערכים של T_a ו- R_cs מוגדרים על ידי המשתמש.

לפיכך, ההתנגדות התרמית של גוף הקירור ליישום חייבת להיות קטנה או שווה ל- R_sa המחושב לעיל.

בעת בחירת גוף הקירור, יש לקחת בחשבון פרמטרים שונים כגון התקציב התרמי המותר לבורדי קירור, מצב זרימת האוויר (זרימה טבעית, זרימה נמוכה מעורבת, הסעה מאולצת בזרימה גבוהה).

ניתן לקבוע את נפח גוף הקירור על ידי חלוקת ההתנגדות התרמית הנפחית בהתנגדות התרמית הנדרשת. טווח ההתנגדות התרמית הנפחית הוא כדלקמן בטבלה המוצגת להלן.

התרשים שלהלן מראה את השונות בגודל גוף הקירור וההתנגדות התרמית כדוגמה לבחירת גוף הקירור על בסיס ההתנגדות התרמית.

שטח לעומת עמידות תרמית של גוף קירור

מאמר זה דן בנושא גוף קירור, סוגים שונים של קירורי קירור וחשיבותו של גוף הקירור במעגלים אלקטרוניים בקצרה. לעודמידע על צלעות הקירור, אנא פרסם את שאילתותיך על ידימגיב למטה.

נקודות זיכוי:

• • גוף הקירור על ידי ecnmag
  • עקרון גוף הקירור מאת סטריקום
  • סוגי גוף הקירור מאת אלקטרוניקה-קירור
  • גוף קירור אלומיניום על ידי פולימרים מיוחדים 4
  • שטח לעומת עמידות תרמית של גוף קירור מאת designworldonline