Kako odabrati hladnjak?
S razvojem znanosti i tehnologije, rasipanje snage mikroelektronskih komponenti se povećava, a veličina pakiranja postaje sve manja i manja. Stoga upravljanje toplinom postaje sve važnije u dizajnu elektroničkih proizvoda.
Pouzdanost i projektni vijek elektroničke opreme obrnuto su proporcionalni radnoj temperaturi. Iz perspektive pouzdanosti i radne temperature tipičnog silicijskog poluvodičkog uređaja, snižavanje radne temperature će eksponencijalno povećati pouzdanost i projektni vijek uređaja. Stoga je učinkovita kontrola radne temperature opreme u granicama jamstvo njezina dugotrajnog stabilnog rada.
Hladnjak je uređaj koji pospješuje prijenos topline od toplog do hladnog kraja. Općenito, vrući kraj je vrh uređaja koji stvara toplinu, a hladni kraj je zrak u okolišu kao medij za rasipanje topline. Sljedeća rasprava pretpostavlja da je zrak rashladni medij. U većini slučajeva, prijenos topline s krute površine na zrak je najmanje učinkovita karika u cjelokupnom sustavu prijenosa topline, a kontaktna površina krutog i plina također je mjesto s najvećim toplinskim otporom. Hladnjak smanjuje toplinski otpor kontaktne površine krute pare povećanjem površine kontakta s rashladnim medijem, što omogućuje uređaju da prenese više topline ili snizi radnu temperaturu uređaja pod istim porastom temperature. Glavna svrha korištenja hladnjaka je učiniti radnu temperaturu uređaja nižom od indikatora koji je postavio proizvođač.
Toplinski ciklus (doslovni prijevod je ovaj naslov, ali zapravo je to metoda mreže toplinskog otpora koju često kažemo ili metoda toplinske mreže/metoda električne mreže, u daljnjem tekstu metoda mreže toplinskog otpora) Prije nego što raspravljamo o tome kako odabrati hladnjaka, kako bi čitatelji koji nisu upoznati s vođenjem topline brzo razumjeli temu rasprave, najprije objasni terminologiju uključenu u sljedeću raspravu i metodu uspostavljanja mreže toplinskog otpora. Definicije simbola i pojmova su sljedeće:
P: Ukupna snaga ili stopa proizvodnje topline (treba prevesti kao disipirana snaga), jedinica W, predstavlja stopu topline koju stvaraju elektroničke komponente tijekom rada. Za odabir prikladnog hladnjaka obično se koristi maksimalna vrijednost raspršene snage.
Tj: Temperatura spoja (obično bi se trebala odnositi na temperaturu spoja, a opis u izvornom tekstu je maksimalna temperatura spoja za stabilan rad uređaja), u °C.
Maksimalna dopuštena temperatura spoja kreće se od 115°C za uobičajene mikroelektroničke komponente do 180°C za neke posebne uređaje za kontrolu temperature. U vojsci i nekim posebnim prilikama rijetko se koriste komponente s radnom temperaturom od 65°C do 80°C. (Izvorni tekst ne označava radnu temperaturu, kako ne bi došlo do zabune, prijevod je posebno revidiran).
Tc: Temperatura kućišta uređaja, u °C.
Budući da je temperatura kućišta povezana s ispitnom točkom odabranom na omotu pakiranja (temperatura površine paketa elektroničkih komponenti nije ujednačena), to se obično odnosi na najvišu temperaturnu točku na omotu pakiranja.
Ts: Temperatura hladnjaka, u °C.
To se odnosi na najvišu temperaturnu točku gdje je hladnjak blizu uređaja (površina omotača).
Ta: Temperatura okoline, u °C.
Kroz odnos između temperaturne razlike (izvorni tekst je temperatura) i brzine prijenosa topline (izvorni tekst je brzina odvođenja topline), učinkovitost prijenosa topline između dva položaja toplinske strukture može se kvantitativno izraziti toplinski otpor R. Definicija otpora R je sljedeća:
R=ΔT/Q gdje je ΔT temperaturna razlika između dva položaja. Jedinica toplinskog otpora je °C/W, što predstavlja temperaturnu razliku pri prijenosu jedinične brzine topline. Definicija toplinskog otpora donekle je slična otporu Re definiranom Ohmovim' zakonom Re=ΔV/I. Gdje je ΔV razlika potencijala, a I struja.
