Čitatelia ako vy pomáhajú podporovať MUO. Keď uskutočníte nákup pomocou odkazov na našej stránke, môžeme získať pridruženú províziu.
Prehrievanie je pre vaše zariadenia problematické; preto je odvod tepla životne dôležitý na kontrolu teploty elektronických zariadení alebo podobných zdrojov tepla.
Chladiče sa používajú v elektronických zariadeniach na odvádzanie tepelnej energie do prostredia a na chladenie vašich zariadení. Ale čo to vlastne chladič je a ako to funguje?
Ako vzniká teplo v elektronických zariadeniach a systémoch
V modernej dobe sme obklopení elektronickými systémami a prístrojmi. Od mikroprocesorového čipu až po základnú vysielaciu a prijímaciu stanicu (BTS) pre mobilné komunikačné systémy, elektronické produkty potrebujú na svoju prevádzku elektrickú energiu.
Zatiaľ čo časť tejto energie sa spotrebuje na prevádzku zariadenia, zvyšok sa rozptýli (v závislosti od účinnosti zariadenia), väčšinou vo forme tepla.
V dôsledku miniaturizácie zariadení však elektronické zariadenia nedokážu akumulovať teplo a potrebujú túto tepelnú energiu pohltiť do okolia. Na tento účel sa často používajú chladiče.
Čo je chladič?
Chladič je časť aplikovaná na horúce elektronické zariadenie, aby absorbovala svoje teplo vedením a potom túto energiu vyvrhla do okolitého prostredia prostredníctvom konvekcie a žiarenia. Bežná štruktúra chladiča je znázornená nižšie:
Elektronické zariadenia sú navrhnuté tak, aby mali minimálne rozhranie a tepelne vodivé materiály sa používajú na pripojenie zdroja tepla a chladiča, aby sa teplo nemohlo akumulovať vo vnútri zariadenie. Chladiče sú navrhnuté tak, aby poskytovali nízko tepelný odpor zariadeniam na odvod tepla.
Mechanizmus chladiča
Chladiče sú vyrobené z tepelne vodivých materiálov, najčastejšie z hliníka (tepelná vodivosť: 237 W/m K). Hliník je lacný kov v porovnaní s inými tepelne vodivými materiálmi, ako je striebro a zlato.
Teplo z relatívne malého elektronického krytu je absorbované plochou kovovou doskou prostredníctvom vedenia. Vedenie je často uľahčené aplikáciou a teplovodivá pasta medzi vonkajším krytom elektronického zariadenia a chladičom. To zaisťuje správny fyzický kontakt s vysoko tepelne vodivou pastou.
Teplo z relatívne menšieho elektronického krytu sa má šíriť po väčšom povrchu chladiča vedením.
Tepelná energia však trpí šíriacim sa tepelným odporom, keď sa menšia plocha zdroja tepla dostane do fyzického kontaktu s väčšou plochou chladiča. Preto je dôležité riadiť odpor proti roznášaniu výberom vhodnej hrúbky kontaktu základnej dosky chladiča.
Chladič s minimálnym odporom šírenia zaisťuje takmer rovnomerné rozloženie tepla na základnej doske a rebrách. Tým sa efektívne využíva povrch chladiča. Výpočet odolnosti proti šíreniu je však mimo rámca tohto článku.
Na druhej strane základnej dosky chladiča sa používa veľa kovových rebier, ktoré poskytujú zväčšenú povrchovú plochu pre tepelnú konvekciu tepla. Rebrá nie sú umiestnené príliš blízko seba, pretože to môže brániť schopnosti tekutiny, t. j. vzduchu, vo väčšine prípadov voľne prúdiť medzi rebrami a odvádzať teplo.
Prirodzené vs. Nútené chladenie
Rovnomerne rozložené teplo na základni chladiča využíva celú povrchovú plochu poskytovanú rebrami na odovzdávanie tepla do okolitého vzduchu pomocou prirodzenej alebo nútenej konvekcie vzduchu.
Prirodzená konvekcia je proces, pri ktorom okolitý vzduch odvádza tepelnú energiu z rebier chladiča pomocou prirodzeného prúdenia tekutiny, t. j. bez použitia tlaku cez vonkajší zdroj. V tomto procese je tok alebo rýchlosť molekúl tekutiny pomalá.
Pri metóde nútenej konvekcie na výmenu tepla sa na zvýšenie rýchlosti prúdenia tekutiny cez povrch na rebrách chladiča používa dúchadlo alebo ventilátor. Buď a DC alebo PWM ventilátor môže byť použité.
Zvýšený prietok vzduchu vedie k väčšiemu odvodu tepla z chladiča. Zvyčajne sa nútená konvekcia používa v prípadoch, keď je potrebné odobrať veľa tepelnej energie, alebo je v dizajne povinný menší chladič.
Spolu s konvekciou je tepelné žiarenie z chladiča tiež veľmi užitočné pri odstraňovaní tepla z chladiča. Chladiče sú zvyčajne čierne, čím sa zvyšuje ich schopnosť tepelného žiarenia.
Chladiče udržujú vaše zariadenia v chlade a bežia
Chladič je nevyhnutnou pomôckou pre spoľahlivú prevádzku elektronického zariadenia. Bez nich nebudú naše pokročilé smartfóny, vysokovýkonné počítače a dokonca ani LED svetlá fungovať tak, ako by mali, kvôli prehrievaniu.
