Lesere som deg er med på å støtte MUO. Når du foretar et kjøp ved å bruke lenker på nettstedet vårt, kan vi tjene en tilknyttet provisjon.
Overoppheting er problematisk for enhetene dine; det er derfor varmefjerning er viktig for å kontrollere temperaturen på elektroniske enheter eller lignende varmekilder.
Varmeavledere brukes i elektroniske enheter for å senke varmeenergi inn i miljøet og for å avkjøle enhetene dine. Men hva er egentlig en kjøleribbe, og hvordan fungerer den?
Hvordan varme produseres i elektroniske enheter og systemer
I moderne tid er vi omgitt av elektroniske systemer og dingser. Fra en mikroprosessorbrikke til en basetransceiverstasjon (BTS) for mobile kommunikasjonssystemer, trenger elektroniske produkter elektrisk kraft for å fungere.
Mens noe av den kraften brukes til å betjene enheten, forsvinner resten av den (avhengig av enhetens effektivitet), mest i form av varme.
På grunn av miniatyrisering av enheter kan imidlertid ikke elektroniske enheter samle varme og trenger å senke denne varmeenergien inn i miljøet. Til dette formål brukes ofte kjøleribber.
Hva er en kjøleribbe?
En kjøleribbe er en del som brukes på en varm elektronisk enhet for å absorbere varmen gjennom ledning og deretter kaste denne energien til omgivelsene gjennom konveksjon og stråling. En vanlig struktur for en kjøleribbe er som vist nedenfor:
Elektroniske enheter er utformet på en slik måte at et minimalt grensesnitt og termisk ledende materialer brukes til å koble en varmegenererende kilde og kjøleribbe slik at varme ikke kan samle seg inne i enhet. Varmeavledere er utformet på en måte for å gi en lav termisk motstandsvei til enheter for varmefjerning.
Varmeavledermekanisme
Varmeavledere er laget av termisk ledende materialer, oftest aluminium (varmeledningsevne: 237 W/m K). Aluminium er et rimelig metall sammenlignet med andre varmeledende materialer som sølv og gull.
Varmen fra et relativt lite elektronisk kabinett absorberes av en flat metallplate gjennom ledning. Ledning forenkles ofte ved å bruke en Termisk pasta mellom den elektroniske enhetens ytre deksel og kjøleribben. Dette sikrer riktig fysisk kontakt med høy varmeledende pasta.
Varmen fra et relativt mindre elektronisk kabinett er ment å spre seg på den større kjøleribbeoverflaten gjennom ledning.
Imidlertid lider varmeenergi av en spredende varmemotstand når et mindre overflateareal av varmekilden kommer i fysisk kontakt med et større overflateareal av kjøleribben. Derfor er det viktig å kontrollere spredningsmotstanden ved å velge passende kontakttykkelse på bunnplaten til kjøleribben.
En kjøleribbe med minimal spredningsmotstand sørger for at varmen blir nesten jevnt fordelt på bunnplate og finner. Dermed utnyttes overflatearealet til kjøleribben effektivt. Beregning av spredningsmotstand er imidlertid utenfor rammen av denne artikkelen.
På den andre siden av kjøleribbens bunnplate brukes mange metallfinner for å gi økt overflateareal for termisk konveksjon av varme. Finnene plasseres ikke for tett sammen, da dette kan hindre væskens evne, dvs. luften, i de fleste tilfeller, til å strømme fritt mellom finnene for å spre varme.
Naturlig vs. tvungen kjøling
Jevnt spredt varme ved kjøleribbens basen utnytter hele overflatearealet fra finnene til å kaste varme ut i omgivelsesluften ved å bruke enten naturlig konveksjon eller tvungen luftkonveksjon.
Naturlig konveksjon er en prosess der omgivelsesluft frakter bort varmeenergien fra kjøleribbefinner ved hjelp av den naturlige væskestrømmen, dvs. ikke påfører trykk gjennom en ekstern kilde. I denne prosessen er flyten eller hastigheten til væskemolekyler langsom.
I tvungen konveksjonsmetode for varmeveksling brukes en vifte eller vifte for å øke hastigheten på væskestrømmen gjennom overflaten på kjøleribben. Enten a DC- eller PWM-vifte kan bli brukt.
Den økte luftstrømmen resulterer i mer varme som føres bort fra kjøleribben. Vanligvis brukes tvungen konveksjon i tilfeller der det kreves mye varmekraft som skal fjernes, eller en mindre kjøleribbe er pålagt i et design.
Sammen med konveksjon er varmestråling fra kjøleribben også ganske nyttig for å fjerne varme fra kjøleribben. Vanligvis er kjøleribber farget svart, noe som øker deres termiske strålingsevne.
Varmeavledere holder enhetene dine kjølige og i gang
En kjøleribbe er en viktig dings for pålitelig drift av en elektronisk enhet. Uten dem vil ikke våre avanserte smarttelefoner, kraftige datamaskiner og til og med LED-lys fungere etter hensikten på grunn av overoppheting.