बिजली आपूर्ति का मुख्य थर्मल प्रबंधन समाधान

थर्मल प्रबंधन भौतिकी के मूल सिद्धांतों का पालन करता है। ऊष्मा चालन के तीन तरीके हैं: विकिरण, चालन और संवहन।

अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के लिए, आवश्यक शीतलन प्राप्त करने के लिए पहले ऊष्मा को चालन द्वारा ऊष्मा स्रोत से बाहर जाने देना है, और फिर इसे संवहन द्वारा अन्य स्थानों पर स्थानांतरित करना है।

थर्मल डिजाइन करते समय, आवश्यक चालन और संवहन को प्रभावी ढंग से प्राप्त करने के लिए विभिन्न थर्मल प्रबंधन हार्डवेयर को संयोजित करना आवश्यक है।

तीन सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले शीतलन घटक हैं: हीट सिंक, हीट पाइप और पंखे।

हीट सिंक और हीट पाइप बिजली की आपूर्ति के बिना निष्क्रिय शीतलन प्रणाली हैं, जबकि पंखा एक सक्रिय मजबूर वायु शीतलन प्रणाली है।

रेडिएटर एक एल्यूमीनियम या तांबे की संरचना है जो संवहन के माध्यम से गर्मी स्रोत से गर्मी प्राप्त कर सकता है और संवहन प्राप्त करने के लिए गर्मी को वायु प्रवाह (कुछ मामलों में, पानी या अन्य तरल पदार्थों में) में स्थानांतरित कर सकता है।

हीट सिंक हजारों आकारों और आकारों में आते हैं, छोटे मुहर लगी धातु के पंखों से जो एक ट्रांजिस्टर को कई पंखों (उंगलियों) के साथ बड़े एक्सट्रूज़न से जोड़ते हैं जो संवहनी वायु प्रवाह को रोक सकते हैं और गर्मी को स्थानांतरित कर सकते हैं।

रेडिएटर में चलती भागों, परिचालन लागत, विफलता मोड आदि के फायदे हैं।

एक बार जब रेडिएटर गर्मी स्रोत से जुड़ा होता है, जैसे ही गर्म हवा बढ़ती है, संवहन स्वाभाविक रूप से होता है, इस प्रकार एक वायु प्रवाह शुरू होता है और जारी रहता है।

हालांकि रेडिएटर का उपयोग करना आसान है, कुछ कमियां हैं:

• बड़ी गर्मी प्रसारित करने वाला रेडिएटर बड़ा, महंगा और भारी होता है, और इसे सही ढंग से रखा जाना चाहिए, जो सर्किट बोर्ड के भौतिक लेआउट को प्रभावित या सीमित करेगा;

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• वायु प्रवाह में धूल से पंखों को अवरुद्ध किया जा सकता है, जिससे दक्षता कम हो जाती है;

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• इसे ऊष्मा स्रोत से ठीक से जोड़ा जाना चाहिए ताकि ऊष्मा ऊष्मा स्रोत से रेडिएटर तक सुचारू रूप से प्रवाहित हो सके।

वेग पाइप

यह थर्मल मैनेजमेंट सूट का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक है, जो बिना किसी सक्रिय बल तंत्र के बिंदु ए से बिंदु बी तक गर्मी को स्थानांतरित कर सकता है।

इसमें एक sintered कोर और काम कर रहे तरल पदार्थ की एक मुहरबंद धातु ट्यूब होती है। यह स्वयं रेडिएटर के रूप में कार्य नहीं करता है। इसका कार्य ऊष्मा स्रोत से ऊष्मा को अवशोषित करना और इसे ठंडे क्षेत्र में स्थानांतरित करना है।

हीट पाइप का उपयोग तब किया जा सकता है जब रेडिएटर लगाने के लिए हीट सोर्स के पास पर्याप्त जगह न हो या एयरफ्लो अपर्याप्त हो। हीट पाइप में उच्च कार्य क्षमता होती है और यह स्रोत से गर्मी को ऐसे स्थान पर स्थानांतरित कर सकता है जो प्रबंधन के लिए अधिक सुविधाजनक हो।

इसका कार्य सिद्धांत सरल और सरल है:

गर्मी स्रोत काम कर रहे तरल पदार्थ को सील ट्यूब में भाप में परिवर्तित करता है, और भाप गर्मी को गर्मी पाइप के ठंडे अंत में स्थानांतरित करता है। इस अंत में, वाष्प तरल में संघनित हो जाता है और गर्मी छोड़ता है, जबकि द्रव गर्म छोर पर लौट आता है।

यह गैस-तरल परिवर्तन प्रक्रिया लगातार चलती है और केवल ठंडे अंत और गर्म अंत के बीच तापमान अंतर से संचालित होती है। ठंडे छोर पर एक रेडिएटर या अन्य शीतलन उपकरण को जोड़ने से स्थानीय गर्म स्थानों की गर्मी अपव्यय समस्या का समाधान हो सकता है जहां वायु प्रवाह अवरुद्ध है।

प्रशंसक

निष्क्रिय रेडिएटर्स और ताप पाइपों से अलग, यह एक मजबूर-एयर-कूल्ड सक्रिय गर्मी सिंक की ओर पहला कदम है, लेकिन प्रशंसकों के नुकसान भी हैं:

उच्च लागत, जगह की जरूरत है, सिस्टम शोर में वृद्धि;

विफलता का खतरा, ऊर्जा की खपत और पूरे सिस्टम की दक्षता को प्रभावित करता है

लेकिन कई मामलों में, खासकर जब वायु प्रवाह पथ घुमावदार, लंबवत या चिकना नहीं होता है, तो वे आमतौर पर पर्याप्त वायु प्रवाह प्राप्त करने का एकमात्र तरीका होते हैं।

एक पंखे की क्षमता को परिभाषित करने वाला मुख्य पैरामीटर प्रति मिनट हवा की इकाई लंबाई या इकाई आयतन प्रवाह दर है।

हालांकि, भौतिक आकार एक समस्या है: कम घूर्णन गति वाला एक बड़ा पंखा उच्च घूर्णन गति वाले छोटे पंखे के समान वायु प्रवाह उत्पन्न कर सकता है, इसलिए आकार और गति के बीच एक व्यापार-बंद होता है।

मॉडलिंग और व्यापक अनुकरण

अलग-अलग निष्क्रिय प्रणालियाँ आकार में बड़ी होती हैं, लेकिन अधिक विश्वसनीय और कुशल होती हैं, और पंखे उन स्थितियों में भूमिका निभा सकते हैं जहाँ अकेले निष्क्रिय शीतलन का उपयोग नहीं किया जा सकता है।

शीतलन के लिए कौन सा सिस्टम चुनना है यह अक्सर एक कठिन निर्णय होता है।

इस समय, यह निर्धारित करना आवश्यक है कि कितनी ठंडी हवा की आवश्यकता है और मॉडलिंग और सिमुलेशन के माध्यम से शीतलन कैसे प्राप्त किया जाए, जो कुशल थर्मल प्रबंधन रणनीतियों के लिए आवश्यक है।

लघु मॉडल के लिए, गर्मी स्रोत और उसके गर्मी प्रवाह पथ को उनके थर्मल प्रतिरोध की विशेषता है, और थर्मल प्रतिरोध सामग्री, गुणवत्ता और उपयोग किए गए आकार द्वारा निर्धारित किया जाता है।

मॉडलिंग से पता चलता है कि गर्मी स्रोत से गर्मी कैसे बहती है और यह उन घटकों के मूल्यांकन में भी पहला कदम है जो अपने स्वयं के गर्मी अपव्यय के कारण थर्मल दुर्घटनाओं का कारण बनते हैं।

उदाहरण के लिए, उच्च गर्मी अपव्यय आईसी, एमओएसएफईटी, और आईजीबीटी जैसे डिवाइस आपूर्तिकर्ता आमतौर पर थर्मल मॉडल प्रदान करते हैं जो गर्मी स्रोत से डिवाइस की सतह तक थर्मल पथ का विवरण प्रदान कर सकते हैं।

एक बार प्रत्येक घटक का थर्मल लोड ज्ञात हो जाने के बाद, अगला कदम मैक्रो स्तर पर मॉडल बनाना है, जो सरल और जटिल दोनों है:

तापमान को स्वीकार्य सीमा से नीचे रखने के लिए विभिन्न ताप स्रोतों के माध्यम से वायु प्रवाह के आकार को समायोजित करें; तापमान की स्थिति को मोटे तौर पर समझने के लिए बुनियादी गणना करने के लिए हवा के तापमान, अप्रत्याशित वायु प्रवाह उपलब्ध प्रवाह, प्रशंसक वायु प्रवाह और अन्य कारकों का उपयोग करें।

अगला कदम पूरे उत्पाद और उसकी पैकेजिंग के अधिक जटिल मॉडलिंग करने के लिए प्रत्येक ताप स्रोत, पीसी बोर्ड, शेल सतह और अन्य कारकों के मॉडल और स्थान का उपयोग करना है।

अंत में, मॉडलिंग को दो समस्याओं को हल करना है:

शिखर और औसत अपव्यय की समस्या। उदाहरण के लिए, 1W के निरंतर थर्मल अपव्यय के साथ एक स्थिर-राज्य घटक और 10W के थर्मल अपव्यय के साथ एक उपकरण लेकिन 10% आंतरायिक कर्तव्य चक्र के साथ अलग-अलग थर्मल प्रभाव होते हैं।

दूसरे शब्दों में, औसत गर्मी अपव्यय समान है, और संबंधित गर्मी द्रव्यमान और गर्मी प्रवाह विभिन्न गर्मी वितरण उत्पन्न करेगा। अधिकांश सीएफडी अनुप्रयोग स्थिर और गतिशील विश्लेषण को जोड़ सकते हैं।

घटक की सतह और लघु मॉडल के बीच भौतिक संबंध की अपूर्णता, जैसे कि आईसी पैकेज के शीर्ष और हीट सिंक के बीच भौतिक संबंध।

यदि कनेक्शन में थोड़ी दूरी है, तो इस पथ का थर्मल प्रतिरोध बढ़ जाएगा, और पथ की तापीय चालकता को बढ़ाने के लिए संपर्क सतह को थर्मल पैड से भरना आवश्यक है।

थर्मल प्रबंधन बिजली की आपूर्ति और आंतरिक वातावरण में घटकों के तापमान को कम कर सकता है, जो उत्पाद के जीवन को लम्बा खींच सकता है और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है।

लेकिन थर्मल प्रबंधन एक एकीकृत अवधारणा है, अगर इसे छोटी-छोटी बातों में तोड़ दिया जाए, तो यह एक बहुत बड़ा विषय है।

इसमें आकार, शक्ति, दक्षता, वजन, विश्वसनीयता और लागत के ट्रेड-ऑफ शामिल हैं। परियोजना की प्राथमिकता और बाधाओं का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।