دستگاه های الکترونیکی مدرن داغ هستند. در اینجا نحوه استفاده از هیت سینک ها آنها را برای استفاده ما خنک نگه می دارند.
گرمای بیش از حد برای دستگاه های شما مشکل ساز است. به همین دلیل است که حذف حرارت برای کنترل دمای دستگاه های الکترونیکی یا منابع گرمایی مشابه حیاتی است.
از سینک های حرارتی در دستگاه های الکترونیکی استفاده می شود تا انرژی گرمایی را به محیط وارد کند و دستگاه های شما را خنک کند. اما هیت سینک دقیقا چیست و چگونه کار می کند؟
چگونه گرما در دستگاه ها و سیستم های الکترونیکی تولید می شود
در عصر مدرن، ما توسط سیستم ها و ابزارهای الکترونیکی احاطه شده ایم. از یک تراشه ریزپردازنده گرفته تا یک ایستگاه فرستنده گیرنده پایه (BTS) برای سیستم های ارتباطی سیار، محصولات الکترونیکی برای کار به نیروی الکتریکی نیاز دارند.
در حالی که مقداری از این نیرو برای کارکرد دستگاه استفاده می شود، بقیه آن (بسته به کارایی دستگاه) عمدتاً به صورت گرما تلف می شود.
با این حال، به دلیل کوچک شدن دستگاه‌ها، دستگاه‌های الکترونیکی نمی‌توانند گرما را جمع کنند و باید این انرژی گرمایی را وارد محیط کنند. برای این منظور اغلب از سینک های حرارتی استفاده می شود.
هیت سینک چیست؟
هیت سینک قطعه ای است که روی یک دستگاه الکترونیکی داغ اعمال می شود تا گرمای آن را از طریق رسانایی جذب کند و سپس این انرژی را از طریق همرفت و تابش به محیط اطراف پرتاب کند. ساختار متداول یک هیت سینک به شرح زیر است:
دستگاه های الکترونیکی به گونه ای طراحی شده اند که از یک رابط حداقل و مواد رسانای حرارتی برای اتصال منبع مولد گرما و سینک حرارتی استفاده می شود تا گرما نتواند در داخل دستگاه جمع شود. هیت سینک ها به گونه ای طراحی شده اند که مسیری با مقاومت حرارتی کم به دستگاه ها برای حذف گرما ارائه دهند.
مکانیزم هیت سینک
هیت سینک ها از مواد رسانای حرارتی، معمولاً آلومینیوم (رسانایی حرارتی: 237 وات بر متر کلوین) ساخته شده اند. آلومینیوم در مقایسه با سایر مواد رسانای حرارتی مانند نقره و طلا، فلزی ارزان قیمت است.
گرمای یک محفظه نسبتاً کوچک الکترونیکی توسط یک صفحه فلزی مسطح از طریق رسانایی جذب می شود. رسانایی اغلب با اعمال یک خمیر حرارتی بین پوشش بیرونی دستگاه الکترونیکی و هیت سینک تسهیل می شود. این امر تماس فیزیکی مناسب با خمیر با رسانایی حرارتی بالا را تضمین می کند.
گرمای یک محفظه الکترونیکی نسبتاً کوچکتر از طریق رسانایی روی سطح سینک حرارتی بزرگتر پخش می شود.
با این حال، انرژی گرمایی زمانی که سطح کوچک‌تری از منبع گرما با سطح بزرگ‌تری از سینک حرارتی تماس فیزیکی پیدا می‌کند، از مقاومت گرمایی در حال گسترش رنج می‌برد. به همین دلیل کنترل مقاومت پخش با انتخاب ضخامت تماس مناسب صفحه پایه هیت سینک بسیار مهم است.
یک هیت سینک با حداقل مقاومت پخش تضمین می کند که گرما تقریباً به طور مساوی روی صفحه پایه و باله ها توزیع می شود. بنابراین، سطح سینک حرارتی به طور موثر استفاده می شود. با این حال، محاسبه مقاومت گسترش خارج از محدوده این مقاله است.
در طرف دیگر صفحه پایه هیت سینک، بسیاری از باله های فلزی برای فراهم کردن سطح افزایش یافته برای انتقال حرارتی گرما استفاده می شود. باله ها خیلی نزدیک به هم قرار نگرفته اند زیرا این می تواند مانع از توانایی سیال یعنی هوا در جریان آزادانه بین پره ها برای دفع گرما شود.
خنک کننده طبیعی در مقابل اجباری
گرمای پخش شده به طور یکنواخت در پایه هیت سینک از کل سطح ارائه شده توسط پره ها برای پرتاب گرما به هوای محیط با استفاده از همرفت طبیعی یا همرفت هوای اجباری استفاده می کند.
همرفت طبیعی فرآیندی است که در آن هوای محیط با استفاده از جریان طبیعی سیال، یعنی عدم اعمال فشار از طریق منبع خارجی، انرژی گرمایی را از پره‌های سینک حرارتی می‌برد. در این فرآیند، جریان یا سرعت مولکول های سیال کند است.
در روش جابجایی اجباری برای تبادل حرارت، از دمنده یا فن برای افزایش سرعت جریان سیال در سطح روی پره های هیت سینک استفاده می شود. می توان از فن DC یا PWM استفاده کرد.
افزایش جریان هوا منجر به انتقال گرمای بیشتری از سینک حرارتی می شود. معمولاً جابجایی اجباری در مواردی استفاده می‌شود که نیاز به حذف نیروی حرارتی زیادی باشد یا در یک طرح، یک هیت سینک کوچکتر الزامی شود.
همراه با همرفت، تابش گرما از هیت سینک نیز در حذف گرما از سینک حرارتی بسیار مفید است. معمولاً هیت سینک ها سیاه رنگ می شوند و قابلیت تابش حرارتی آنها را افزایش می دهد.
سینک های حرارتی دستگاه های شما را خنک و در حال کار نگه می دارند
هیت سینک یک ابزار ضروری برای عملکرد قابل اعتماد یک دستگاه الکترونیکی است. بدون آنها، تلفن‌های هوشمند پیشرفته، رایانه‌های پرقدرت و حتی چراغ‌های LED ما به دلیل گرمای بیش از حد کار نمی‌کنند.