Czytelnicy tacy jak ty pomagają wspierać MUO. Kiedy dokonujesz zakupu za pomocą linków na naszej stronie, możemy otrzymać prowizję partnerską.
Przegrzanie jest problematyczne dla twoich urządzeń; dlatego odprowadzanie ciepła jest niezbędne do kontrolowania temperatury urządzeń elektronicznych lub podobnych źródeł ciepła.
Radiatory są używane w urządzeniach elektronicznych do odprowadzania energii cieplnej do otoczenia i chłodzenia urządzeń. Ale czym dokładnie jest radiator i jak działa?
Jak wytwarzane jest ciepło w urządzeniach i systemach elektronicznych
W czasach nowożytnych otaczają nas układy elektroniczne i gadżety. Od chipa mikroprocesora po bazową stację nadawczo-odbiorczą (BTS) dla systemów komunikacji mobilnej, produkty elektroniczne wymagają zasilania elektrycznego do działania.
Podczas gdy część tej mocy jest wykorzystywana do pracy urządzenia, reszta jest rozpraszana (w zależności od wydajności urządzenia), głównie w postaci ciepła.
Jednak ze względu na miniaturyzację urządzeń, urządzenia elektroniczne nie mogą akumulować ciepła i muszą odprowadzać tę energię cieplną do otoczenia. W tym celu często stosuje się radiatory.
Co to jest radiator?
Radiator to część nakładana na gorące urządzenie elektroniczne, która absorbuje jego ciepło poprzez przewodzenie, a następnie wyrzuca tę energię do otoczenia poprzez konwekcję i promieniowanie. Typowa struktura radiatora jest pokazana poniżej:
Urządzenia elektroniczne są zaprojektowane w taki sposób, aby mieć minimalny interfejs i materiały przewodzące ciepło służą do podłączenia źródła generującego ciepło i radiatora, aby ciepło nie mogło się gromadzić wewnątrz urządzenie. Radiatory są zaprojektowane w taki sposób, aby zapewnić ścieżkę o niskim oporze cieplnym do urządzeń do odprowadzania ciepła.
Mechanizm radiatora
Radiatory są wykonane z materiałów przewodzących ciepło, najczęściej z aluminium (przewodność cieplna: 237 W/m K). Aluminium jest tanim metalem w porównaniu z innymi materiałami przewodzącymi ciepło, takimi jak srebro i złoto.
Ciepło ze stosunkowo małej obudowy elektroniki jest pochłaniane przez płaską metalową płytkę poprzez przewodzenie. Przeprowadzenie jest często ułatwione przez zastosowanie a pasta termoprzewodząca między zewnętrzną obudową urządzenia elektronicznego a radiatorem. Zapewnia to właściwy kontakt fizyczny z pastą o wysokiej przewodności cieplnej.
Ciepło ze stosunkowo mniejszej obudowy elektroniki ma rozchodzić się po większej powierzchni radiatora poprzez przewodzenie.
Jednak energia cieplna podlega rozprzestrzenianiu się oporu cieplnego, gdy mniejsza powierzchnia źródła ciepła wchodzi w fizyczny kontakt z większą powierzchnią radiatora. Dlatego ważne jest, aby kontrolować opór rozprzestrzeniania się, wybierając odpowiednią grubość styku płyty podstawy radiatora.
Radiator o minimalnym oporze rozpraszania zapewnia prawie równomierne rozprowadzanie ciepła na płycie podstawy i żeberkach. W ten sposób powierzchnia radiatora jest efektywnie wykorzystywana. Jednak obliczanie oporu rozprzestrzeniania wykracza poza zakres tego artykułu.
Po drugiej stronie płyty podstawy radiatora zastosowano wiele metalowych żeber, aby zapewnić zwiększoną powierzchnię konwekcji termicznej ciepła. Żebra nie są umieszczone zbyt blisko siebie, ponieważ może to utrudniać swobodny przepływ płynu, tj. Powietrza, w większości przypadków między żebrami w celu rozpraszania ciepła.
naturalne vs. Wymuszone chłodzenie
Równomierne rozprowadzanie ciepła w podstawie radiatora wykorzystuje całą powierzchnię zapewnianą przez żebra do wyrzucania ciepła do otaczającego powietrza za pomocą konwekcji naturalnej lub wymuszonej.
Konwekcja naturalna to proces, w którym powietrze z otoczenia przenosi energię cieplną z żeber radiatora przy użyciu naturalnego przepływu płynu, tj. bez wywierania ciśnienia przez zewnętrzne źródło. W tym procesie przepływ lub prędkość cząsteczek płynu jest powolna.
W metodzie wymuszonej konwekcji wymiany ciepła stosuje się dmuchawę lub wentylator w celu zwiększenia prędkości przepływu płynu przez powierzchnię na żebrach radiatora. Lub DC lub wentylator PWM może być użyte.
Zwiększony przepływ powietrza powoduje, że więcej ciepła jest odprowadzane z radiatora. Zwykle wymuszona konwekcja jest stosowana w przypadkach, gdy konieczne jest usunięcie dużej mocy cieplnej lub w projekcie wymagany jest mniejszy radiator.
Wraz z konwekcją, promieniowanie cieplne z radiatora jest również bardzo pomocne w usuwaniu ciepła z radiatora. Zwykle radiatory są pomalowane na czarno, co zwiększa ich zdolność do odprowadzania ciepła.
Radiatory zapewniają chłodzenie i działanie urządzeń
Radiator to gadżet niezbędny do niezawodnego działania urządzenia elektronicznego. Bez nich nasze zaawansowane smartfony, komputery o dużej mocy, a nawet diody LED nie będą działać zgodnie z przeznaczeniem z powodu przegrzania.
