औद्योगिक स्विच के लिए थर्मल समाधान

हम सभी जानते हैं कि यदि इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में गर्मी अपव्यय खराब है, तो चिप संचालन की दक्षता बहुत कम हो जाएगी। यदि यह अनुमत ऑपरेटिंग तापमान से अधिक है, तो यह उपकरण को क्रैश कर देगा या जला भी देगा। इसलिए, औद्योगिक स्विच डिजाइन करते समय, हमें गर्मी अपव्यय के डिजाइन पर पर्याप्त ध्यान देना चाहिए, उचित थर्मल समाधान और पैरामीटर चुनना चाहिए।

औद्योगिक स्विच उपकरण के थर्मल डिज़ाइन में मुख्य रूप से तीन प्रकार की प्रौद्योगिकियाँ शामिल हैं: हीट सिंक की गैर-स्थापना, हीट सिंक की स्थापना, और तरल शीतलन।

1. कोई हीटसिंक स्थापना नहीं, आमतौर पर कम बिजली वाले उपकरण को ठंडा करने के लिए, और रेडिएटर स्थापित किए बिना गर्मी अपव्यय दक्षता में सुधार करने के लिए निम्नलिखित तीन पहलुओं से डिजाइन किया जाता है:
पहली विधि चालन ऊष्मा अपव्यय है, जो ऊष्मा स्थानांतरण घटकों के निर्माण के लिए उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों का उपयोग कर सकती है, या संपर्क थर्मल प्रतिरोध को कम कर सकती है और थर्मल पथ को जितना संभव हो उतना छोटा कर सकती है।
दूसरा प्रकार संवहन ऊष्मा अपव्यय है, जिसमें दो विधियाँ शामिल हैं: प्राकृतिक संवहन ऊष्मा अपव्यय और बलपूर्वक संवहन ऊष्मा अपव्यय। प्राकृतिक संवहन ताप अपव्यय को निम्नलिखित बिंदुओं पर ध्यान देना चाहिए: मुद्रित सर्किट बोर्ड और घटकों को डिजाइन करते समय अतिरिक्त स्थान छोड़ा जाना चाहिए; घटकों की व्यवस्था करते समय, तापमान क्षेत्र के उचित वितरण पर ध्यान दिया जाना चाहिए; संवहन माध्यम से संपर्क क्षेत्र बढ़ाएँ
तीसरी विधि थर्मल विकिरण विशेषताओं का उपयोग करना है, जिसे हीटिंग तत्व की सतह खुरदरापन को बढ़ाकर, विकिरण करने वाले तत्व के आसपास पर्यावरणीय तापमान अंतर को बढ़ाकर, या विकिरण करने वाले तत्व के सतह क्षेत्र को बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है।
यह डिज़ाइन, जिसमें अतिरिक्त हीट सिंक की आवश्यकता नहीं होती है, आम तौर पर चिप की गर्मी को उत्पाद के बाहरी आवरण तक ले जाता है, हीट एक्सचेंज क्षेत्र को बढ़ाता है, और तेजी से ठंडा करने में भूमिका निभाता है। साथ ही, चेसिस पर वेंटिलेशन छेद भी खोले जाते हैं, या चेसिस के अंदर और बाहर के बीच गर्मी विनिमय को बढ़ाने के लिए सिस्टम पंखे जोड़े जाते हैं।

2. एयर कूलिंग हीटसिंक जोड़ना:

एयर कूलिंग हीटसिंक जोड़कर, हम सक्रिय कूलिंग या फोर्स एयर कूलिंग द्वारा डिवाइस को आसानी से ठंडा कर सकते हैं, लेकिन हमें अभी भी निम्नलिखित बिंदुओं पर विचार करने की आवश्यकता है:

1. हीटसिंक का चयन. हीटसिंक चयन का सिद्धांत पर्याप्त गर्मी अपव्यय सुनिश्चित करने के आधार पर जहां तक ​​संभव हो छोटी मात्रा और हल्के वजन वाले हीटसिंक का चयन करना है, ताकि आंतरिक स्थान को बचाया जा सके और पावर एडाप्टर के कुल वजन को कम किया जा सके।

2. हीटसिंक की स्थापना. हीटिंक स्थापित करते समय, जहां तक ​​संभव हो कम गर्मी लंपटता और थर्मल प्रतिरोध वाली स्थापना विधि का चयन किया जाना चाहिए।

3. इंटरफ़ेस के थर्मल प्रतिरोध को कम करें। रेडिएटर और पावर सेमीकंडक्टर के बीच संपर्क थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए हीटसिंक की सतह सपाट और चिकनी होनी चाहिए, जिस पर सिलिकॉन ग्रीस या हीट कंडक्टिंग गैसकेट लगाया जाएगा।

3. कूलिंग फैन का डिज़ाइन:

एक नियमित वाणिज्यिक स्विच का पंखा हमेशा पूर्ण गति (एसपीडी) पर चलता है, जिससे न केवल ऊर्जा की बर्बादी होती है और समग्र शोर बढ़ता है, बल्कि चेसिस के अंदर अनावश्यक बिजली उत्पादन और धूल संचय भी बढ़ता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि पूर्ण गति पर पंखे का जीवनकाल लगभग 20000 घंटे है, जो कि 2.28 वर्ष है (SANYOFANDATASHEET द्वारा उपलब्ध कराए गए आंकड़ों के अनुसार)। 20000 घंटों के बाद, पंखे की गति धीरे-धीरे कम हो जाएगी, जिससे पूरी मशीन अस्थिर हो जाएगी। हालाँकि, निगरानी इकाइयों की कमी के कारण इस छिपे हुए खतरे का पता लगाना मुश्किल है। उदाहरण के लिए, जब औद्योगिक स्विचों की पैकेट हानि दर धीरे-धीरे बढ़ती है, तो यह पता लगाना आसान नहीं होता है कि यह पंखे की उम्र बढ़ने, गति में कमी और बहुत मोटी धूल के संचय के कारण है, जो कुंजी के तापमान का कारण बनता है चेसिस के अंदर के घटकों का बढ़ना।

स्विच डिज़ाइन के प्रारंभिक चरण में, हमें हीटिंग चिप के कार्य तापमान को निर्धारित करने के लिए उपकरण के ऑपरेटिंग वातावरण और सभी इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान पर पूरी तरह से विचार करना चाहिए। फिर, मदरबोर्ड और शेल की संरचना को डिजाइन करते समय, हमें थर्मल और संरचनात्मक डिजाइन को सर्वोत्तम मिलान योजना के साथ समन्वयित करने और उपकरण संचालन की विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए हीटसिंक के डिजाइन पर भी विचार करना चाहिए।