बिजली आपूर्ति उपकरणों के लिए थर्मल कूलिंग डिजाइन

हम सभी जानते हैं कि थर्मल प्रबंधन बिजली प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। इसे घटकों और प्रणालियों को तापमान सीमा के भीतर रखने की आवश्यकता है। निष्क्रिय समाधान हीट सिंक और हीट पाइप से शुरू होते हैं, और शीतलन प्रभाव को बढ़ाने के लिए सक्रिय शीतलन के लिए प्रशंसकों का उपयोग कर सकते हैं।

घटक स्तर और तैयार उत्पाद स्तर प्रणाली मॉडलिंग डिजाइनरों को प्रशीतन रणनीति का प्रथम-क्रम अनुमानित विश्लेषण करने की अनुमति देता है। आगे के विश्लेषण के लिए कम्प्यूटेशनल तरल गतिकी का उपयोग समग्र गर्मी की स्थिति और प्रशीतन रणनीति में बदलाव के प्रभाव को पूरी तरह से समझ सकता है। सभी थर्मल प्रबंधन समाधानों में आकार, शक्ति, दक्षता, वजन, विश्वसनीयता और लागत में ट्रेड-ऑफ शामिल हैं, और परियोजना की प्राथमिकताओं और बाधाओं का मूल्यांकन करना चाहिए।

सभी थर्मल प्रबंधन समाधान भौतिकी के मूल सिद्धांतों का पालन करते हैं। कूलिंग मोड में, ऊष्मा चालन के तीन तरीके हैं: विकिरण, चालन और संवहन

अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के लिए, प्राप्त करने के लिए आवश्यक शीतलन गर्मी को चालन द्वारा प्रत्यक्ष ताप स्रोत छोड़ने देना है, और फिर इसे संवहन द्वारा अन्य स्थानों पर स्थानांतरित करना है। आवश्यक चालन और संवहन को प्रभावी ढंग से प्राप्त करने के लिए विभिन्न थर्मल प्रबंधन हार्डवेयर को संयोजित करना डिजाइन चुनौती है। तीन सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले शीतलन तत्व हैं: रेडिएटर, हीट पाइप और पंखा। रेडिएटर और हीट पाइप बिजली की आपूर्ति के बिना निष्क्रिय शीतलन प्रणाली हैं, जिसमें प्राकृतिक रूप से प्रेरित चालन और संवहन विधियाँ भी शामिल हैं। इसके विपरीत, पंखा एक सक्रिय मजबूर वायु शीतलन प्रणाली है।

हीटसिंक कूलिंग:

हीटसिंक एक एल्यूमीनियम या तांबे की संरचना है, जो संवहन के माध्यम से गर्मी स्रोत से गर्मी प्राप्त कर सकती है और संवहन को महसूस करने के लिए गर्मी को वायु प्रवाह (कुछ मामलों में, पानी या अन्य तरल पदार्थों में) में स्थानांतरित कर सकती है। रेडिएटर हजारों आकारों और आकारों में आते हैं, छोटे स्टैम्प वाले धातु के पंखों से एक एकल ट्रांजिस्टर को जोड़ने वाले कई पंखों के साथ बड़े एक्सट्रूज़न तक जो संवहन वायु प्रवाह में गर्मी को रोक सकते हैं और स्थानांतरित कर सकते हैं।

हीटसिंक के फायदों में से एक यह है कि कोई चलती भाग नहीं है, कोई परिचालन लागत नहीं है, और कोई विफलता मोड नहीं है। एक बार एक उचित आकार का हीटसिक गर्मी स्रोत से जुड़ा होता है, जैसे ही गर्म हवा बढ़ती है, संवहन स्वाभाविक रूप से होता है, हवा का प्रवाह शुरू होता है और जारी रहता है। इसलिए, गर्मी स्रोत के इनलेट और आउटलेट के बीच चिकनी हवा का प्रवाह प्रदान करने के लिए हीटसिंक का उपयोग करते समय ये फायदे बहुत महत्वपूर्ण हैं। इसके अलावा, इनलेट रेडिएटर के नीचे होना चाहिए और आउटलेट ऊपर होना चाहिए; अन्यथा, गर्म हवा गर्मी स्रोत पर स्थिर हो जाएगी, जिससे स्थिति और खराब हो जाएगी।

हीटपाइप जोड़ना:

हीट पाइप का कार्य गर्मी स्रोत से गर्मी को अवशोषित करना और इसे ठंडे क्षेत्र में स्थानांतरित करना है, लेकिन यह स्वयं रेडिएटर के रूप में कार्य नहीं करता है। जब रेडिएटर लगाने के लिए गर्मी स्रोत के पास पर्याप्त जगह नहीं होती है या हवा का प्रवाह अपर्याप्त होता है, तो गर्मी पाइप का उपयोग किया जा सकता है। हीट पाइप में उच्च दक्षता होती है और यह स्रोत से गर्मी को प्रबंधन के लिए अधिक सुविधाजनक स्थान पर स्थानांतरित कर सकता है।

कूलिंग फैन जोड़ना:

जाहिर है, प्रशंसकों की लागत बढ़ेगी, जगह की आवश्यकता होगी, और सिस्टम शोर में वृद्धि होगी। एक विद्युत यांत्रिक उपकरण के रूप में, पंखे में भी विफलता का खतरा होता है, जो ऊर्जा की खपत करता है और पूरे सिस्टम की दक्षता को प्रभावित करता है। हालांकि, कई मामलों में, खासकर जब वायु प्रवाह पथ घुमावदार, लंबवत या अवरुद्ध होता है, तो वे आमतौर पर पर्याप्त वायु प्रवाह प्राप्त करने का एकमात्र तरीका होते हैं। कई एप्लिकेशन थर्मली नियंत्रित पंखे का उपयोग करते हैं जो केवल गति को कम करने के लिए आवश्यक होने पर संचालित होते हैं, जिससे बिजली की खपत कम होती है, और ब्लेड का उपयोग करते हैं जो इष्टतम ऑपरेटिंग गति पर शोर को कम करते हैं।

मॉडलिंग और थर्मल सिमुलेशन:

एक कुशल थर्मल प्रबंधन रणनीति के लिए मॉडलिंग और अनुकरण आवश्यक है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि कितनी ठंडी हवा की आवश्यकता है और शीतलन कैसे प्राप्त किया जाता है। विभिन्न ताप स्रोतों के माध्यम से वायु प्रवाह को अपने तापमान को स्वीकार्य सीमा से नीचे रखने के लिए आकार दिया जा सकता है। हवा के तापमान, गैर मजबूर वायु प्रवाह के उपलब्ध प्रवाह, पंखे के वायु प्रवाह और बुनियादी गणना के लिए अन्य कारकों का उपयोग करके, हम तापमान की स्थिति को मोटे तौर पर समझ सकते हैं।

कुछ समायोजन करके, डिजाइनर यह देख सकते हैं कि क्या बड़े हवाई बंदरगाहों को अधिक हवा की आवश्यकता है, यह निर्धारित करें कि क्या अन्य वायु प्रवाह पथ अधिक प्रभावी हैं, बड़े या विभिन्न रेडिएटर्स के उपयोग में अंतर की पहचान करें, हॉट स्पॉट को स्थानांतरित करने के लिए हीट पाइप के उपयोग की जांच करें, आदि। ये सीएफडी मॉडलिंग सॉफ्टवेयर पैकेज गर्मी अपव्यय के सारणीबद्ध डेटा और रंगीन छवियां उत्पन्न कर सकते हैं। पंखे के आकार, वायु प्रवाह और स्थिति में परिवर्तन को मॉडल करना भी आसान है।

बिजली प्रबंधन भी थर्मल प्रबंधन, विशेष रूप से बिजली से संबंधित कार्यों की शीतलन थर्मल डिजाइन और गर्मी संचय को कैसे प्रभावित करेगी। इसके अलावा, भले ही घटक और सिस्टम विनिर्देश सीमा के भीतर काम करना जारी रखते हैं, तापमान में वृद्धि घटक मापदंडों के परिवर्तन के साथ प्रदर्शन में बदलाव का कारण बनेगी। अति ताप भी घटकों के जीवन को छोटा कर सकता है और इस प्रकार विफलताओं के बीच के औसत समय को कम कर सकता है, जो कि दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए एक कारक भी माना जाता है।