शीतलन तकनीक जो गर्मी अपव्यय और उसके कार्य सिद्धांत में सुधार कर सकती है

अब, हम उस अंतिम समस्या में प्रवेश करते हैं जिसकी सभी को परवाह है: गर्मी अपव्यय।

हीट फिन

हीट सिंक एक पैसिव हीट ट्रांसफर डिवाइस है। आईसी पैकेज से गर्मी को आसपास के वातावरण में स्थानांतरित करते समय, इसका थर्मल प्रतिरोध थर्मल संवहन और थर्मल विकिरण के कारण पैकेज से समानांतर थर्मल प्रतिरोध की तुलना में बहुत छोटा होता है।

चित्रा 1 एन-फिन हीट सिंक (एन फिन की संख्या है) के थर्मल प्रतिरोध मॉडल को दिखाता है, जहां थर्मल इंटरफेस सामग्री (टीआईएम) पैकेज के शीर्ष से जुड़ा हुआ है। हमें पैकेज और हीट सिंक के बीच संपर्क को बेहतर बनाने के लिए TIM की आवश्यकता है, इसलिए हीट सिंक के प्रभावी थर्मल प्रतिरोध को TIM के थर्मल प्रतिरोध को शामिल करने की आवश्यकता है।

हीट सिंक का समतुल्य प्रतिरोध लगभग TIM के प्रतिरोध के साथ-साथ हीट सिंक के नीचे के प्रतिरोध के बराबर है, और हीट सिंक के प्रतिरोध को संख्या N से विभाजित किया जाता है। चूंकि हीट सिंक का क्षेत्र बड़ा हो सकता है पैकेज के शीर्ष सतह क्षेत्र की तुलना में, इसकी गर्मी संवहन और गर्मी विकिरण प्रतिरोध पैकेज की शीर्ष सतह के गर्मी संवहन और गर्मी विकिरण प्रतिरोध से छोटा हो सकता है। इसके अलावा, यदि प्रतिरोध को हीट सिंक फिन की संख्या से विभाजित किया जाता है, तो एन बार का सुधार प्राप्त किया जा सकता है। हालांकि, किसी दिए गए हीट सिंक सब्सट्रेट क्षेत्र के लिए, जब फिन में वृद्धि एक निश्चित मात्रा से अधिक होती है, तो यह अंततः प्रत्येक फिन के थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाएगी: इसका कारण यह है कि हीट सिंक एक दूसरे के पास आने लगते हैं और प्रभावी को कम करते हैं। गर्मी हस्तांतरण गुणांक। . और क्योंकि ये थर्मल प्रतिरोध सीधे गर्मी सिंक के प्रभावी थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, गर्मी सिंक के समग्र प्रदर्शन में सुधार के लिए गर्मी सिंक और टीआईएम के लिए उच्च थर्मल चालकता सामग्री चुनना बहुत महत्वपूर्ण है।

ताप सिंक

इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को ठंडा करने के लिए एक अन्य तकनीक आईसी से पीसीबी के पीछे तक अधिक गर्मी फैलाने के लिए थर्मल विअस और हीट सिंक का उपयोग करना है। आईसी के नीचे रखे गए गर्मी अपव्यय छेद पीसीबी के थर्मल प्रतिरोध को काफी कम कर सकते हैं और पीसीबी के तल पर रखी गर्मी अपव्यय प्लेट में गर्मी को निर्देशित करने में मदद कर सकते हैं। रेडिएटर उच्च तापीय चालकता सामग्री (जैसे ग्रेफाइट) से बना है और गर्मी अपव्यय में सुधार के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र है。

प्रशंसक

जब निष्क्रिय हीट सिंक या रेडिएटर गर्मी को खत्म करने के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं, तो उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम जैसे डेस्कटॉप कंप्यूटर, नोटबुक कंप्यूटर, प्रोजेक्टर आदि भी गर्मी को खत्म करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक प्रशंसकों का उपयोग कर सकते हैं। पंखे बिजली की मोटरों का उपयोग करते हैं और गर्मी को दूर करने के लिए सिस्टम के चारों ओर हवा के प्रवाह को सक्रिय रूप से स्थानांतरित करने के लिए बिजली की आवश्यकता होती है। यह ऑडियो शोर का कारण बन सकता है, इसलिए प्रशंसक चुनते समय शोर और विश्वसनीयता के मुद्दों पर विचार करने की आवश्यकता होती है। कई प्रशंसक आज गति को नियंत्रित करने के लिए पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (PWM) संकेतों का उपयोग कर सकते हैं, इसलिए आप सिस्टम तापमान के आधार पर पंखे की गति को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए एक थर्मल प्रबंधन प्रणाली तैयार कर सकते हैं।

वेग पाइप

हीट पाइप एक हीट ट्रांसफर डिवाइस है जो ठोस घटकों के बीच हीट ट्रांसफर करने के लिए हीट कंडक्शन और फेज चेंज के सिद्धांतों का उपयोग करता है। रेडिएटर पाइप का चरण परिवर्तन आमतौर पर उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें तरल वाष्पीकरण के अंत में क्वथनांक तक पहुंच जाता है और वाष्पीकृत हो जाता है और गैस के रूप में पाइप में फैल जाता है। ठंडे छोर पर पहुंचने के बाद, यह संघनित होता है और गर्मी छोड़ता है, और फिर केशिका क्रिया द्वारा तरल वापस वाष्पीकरण के अंत में प्रवाहित होता है। वाष्पित होने वाले सिरे से संघनक सिरे तक ऊष्मा को स्थानांतरित करने की गति में, इस प्रक्रिया को लगातार दोहराया जाएगा। कंप्यूटर, टैबलेट और स्मार्टफोन जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में हीट पाइप का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

गतिशील थ्रॉटलिंग

अंत में, विद्युत इंजीनियरों के रूप में, हम वास्तव में सिस्टम की बिजली खपत को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न पावर थ्रॉटलिंग तकनीकों का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन यह आमतौर पर सिस्टम के प्रदर्शन को कम करता है। हमारा लक्ष्य ग्राहकों को जितना संभव हो सके प्रदर्शन को तौलते हुए सर्वश्रेष्ठ उपयोगकर्ता अनुभव प्राप्त करने में सक्षम बनाना है। कई इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम अब पूरे पीसीबी में थर्मल सेंसर का उपयोग करते हैं, जिससे ऑन-बोर्ड प्रोसेसर सिस्टम में तापमान की निगरानी कर सकता है और तापमान बढ़ने पर गतिशील थ्रॉटलिंग निर्णय ले सकता है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों के रूप में, हम स्वाभाविक रूप से सिस्टम के विभिन्न पावर कर्व्स को समझते हैं। हम पंखे को चालू करके, कार्यों को कम करके, सिस्टम के विभिन्न हिस्सों को अक्षम करके, या सिस्टम के तापमान के अलग-अलग तापमान सीमा तक पहुंचने पर घड़ी की गति को सीमित करके अपनी अपेक्षाओं को प्राप्त कर सकते हैं।