Čitatelji poput vas podržavaju MUO. Kada kupite putem poveznica na našoj stranici, možemo zaraditi partnersku proviziju.
Pregrijavanje je problematično za vaše uređaje; zato je uklanjanje topline ključno za kontrolu temperature elektroničkih uređaja ili sličnih izvora topline.
Hladnjaci se koriste u elektroničkim uređajima za odvođenje toplinske energije u okolinu i hlađenje vaših uređaja. Ali što je zapravo hladnjak i kako radi?
Kako se toplina proizvodi u elektroničkim uređajima i sustavima
U modernom dobu okruženi smo elektroničkim sustavima i napravama. Od mikroprocesorskog čipa do bazne primopredajne stanice (BTS) za mobilne komunikacijske sustave, elektronički proizvodi trebaju električnu energiju za rad.
Dok se dio te snage koristi za rad uređaja, ostatak se rasipa (ovisno o učinkovitosti uređaja), uglavnom u obliku topline.
Međutim, zbog minijaturizacije uređaja, elektronički uređaji ne mogu akumulirati toplinu i moraju tu toplinsku energiju odvoditi u okolinu. U tu svrhu često se koriste hladnjaki.
Što je hladnjak?
Hladnjak je dio koji se nanosi na vrući elektronički uređaj kako bi apsorbirao njegovu toplinu putem kondukcije i zatim odbacio tu energiju u okolinu putem konvekcije i zračenja. Uobičajena struktura hladnjaka je kao što je prikazano u nastavku:
Elektronički uređaji dizajnirani su na takav način da imaju minimalno sučelje i toplinski vodljive materijale koriste se za povezivanje izvora topline i hladnjaka tako da se toplina ne može akumulirati unutar uređaj. Hladnjaci su dizajnirani na način da omoguće nizak toplinski otpor do uređaja za odvođenje topline.
Mehanizam hladnjaka
Hladnjaci su izrađeni od toplinski vodljivih materijala, najčešće od aluminija (toplinska vodljivost: 237 W/m K). Aluminij je jeftin metal u usporedbi s drugim toplinski vodljivim materijalima poput srebra i zlata.
Toplinu iz relativno malog elektroničkog kućišta apsorbira ravna metalna ploča putem vodljivosti. Provođenje se često olakšava primjenom a termalna pasta između vanjskog kućišta elektroničkog uređaja i hladnjaka. Ovo osigurava pravilan fizički kontakt s pastom visoke toplinske vodljivosti.
Toplina iz relativno manjeg elektroničkog kućišta trebala bi se širiti na veću površinu hladnjaka putem vodljivosti.
Međutim, toplinska energija trpi otpor širenja topline kada manja površina izvora topline dođe u fizički kontakt s većom površinom hladnjaka. Zato je važno kontrolirati otpor širenja odabirom odgovarajuće debljine kontakta temeljne ploče hladnjaka.
Hladnjak s minimalnim otporom širenja osigurava gotovo ravnomjernu raspodjelu topline na osnovnoj ploči i rebrima. Tako je površina hladnjaka učinkovito iskorištena. Međutim, izračunavanje otpora širenja izvan je opsega ovog članka.
S druge strane osnovne ploče hladnjaka koriste se mnoga metalna rebra za povećanje površine za toplinsku konvekciju topline. Peraje se ne postavljaju preblizu jedna drugoj jer to može spriječiti sposobnost tekućine, tj. zraka, da u većini slučajeva slobodno struji između rebara radi odvođenja topline.
Prirodni vs. Prisilno hlađenje
Ravnomjerno raspoređena toplina na bazi hladnjaka koristi cijelu površinu koju pružaju rebra za bacanje topline u okolni zrak koristeći prirodnu ili prisilnu konvekciju zraka.
Prirodna konvekcija je proces u kojem okolni zrak odnosi toplinsku energiju iz rebara hladnjaka koristeći prirodni protok tekućine, tj. ne primjenjujući pritisak kroz vanjski izvor. U ovom procesu, protok ili brzina molekula tekućine je spor.
U metodi prisilne konvekcije za izmjenu topline, puhalo ili ventilator se koristi za povećanje brzine protoka tekućine kroz površinu na rebrima hladnjaka. Ili a DC ili PWM ventilator može se koristiti.
Povećani protok zraka rezultira većim odvođenjem topline iz hladnjaka. Obično se prisilna konvekcija koristi u slučajevima kada je potrebno ukloniti mnogo toplinske energije ili je u dizajnu potreban manji hladnjak.
Zajedno s konvekcijom, toplinsko zračenje iz hladnjaka također je od velike pomoći u uklanjanju topline iz hladnjaka. Obično su hladnjaki obojeni u crno, čime se povećava njihova sposobnost toplinskog zračenja.
Hladnjaci održavaju vaše uređaje hladnim i rade
Hladnjak je bitan dodatak za pouzdan rad elektroničkog uređaja. Bez njih naši napredni pametni telefoni, snažna računala, pa čak i LED svjetla neće funkcionirati kako treba zbog pregrijavanja.