Mae'r cyflenwad pŵer yn cynhyrchu gwres yn ystod y llawdriniaeth, a bydd y cynnydd tymheredd parhaus yn achosi newidiadau mewn perfformiad, a all arwain at fethiant y system yn y pen draw; yn ogystal, bydd y gwres hefyd yn byrhau bywyd cydrannau ac yn effeithio ar ddibynadwyedd hirdymor.
Mae cydran sy'n cynhyrchu gwres, hyd yn oed os yw'r cynnydd tymheredd yn uwch na'r terfyn a ganiateir, yn achosi i'r system gyfan gynhesu, nid yw o reidrwydd yn golygu bod y system gyfan wedi'i gorboethi, ond rhaid gwasgaru'r gwres gormodol a gynhyrchir gan y gydran.
Felly ble mae'r gwres yn mynd?
Gwasgarwch i leoliad oerach, naill ai wrth ymyl y system a'r cas, neu y tu allan i'r cas (dim ond yn bosibl os yw'r tu allan yn oerach na'r tu mewn).
Atebion Rheoli Thermol
Mae rheolaeth thermol yn dilyn egwyddorion sylfaenol ffiseg, ac mae tair ffordd o ddargludo gwres: ymbelydredd, dargludiad a darfudiad.
Ar gyfer y rhan fwyaf o systemau electronig, cyflawnir yr oeri gofynnol trwy ddargludo gwres i ffwrdd o ffynhonnell y gwres ac yna ei drosglwyddo i rywle arall trwy ddarfudiad.
Mae dyluniad thermol yn gofyn am gyfuniad o galedwedd rheoli thermol amrywiol i gyflawni'r dargludiad a'r darfudiad gofynnol yn effeithlon.
Mae tair elfen oeri a ddefnyddir amlaf: sinciau gwres, pibellau gwres, a ffaniau.
Mae sinciau gwres a phibellau gwres yn systemau oeri goddefol nad oes angen cyflenwad pŵer arnynt, tra bod cefnogwyr yn system oeri aer gorfodol weithredol.
sinc gwres
Mae sinc gwres yn strwythur alwminiwm neu gopr sy'n dal gwres o ffynhonnell wres trwy ddargludiad ac yn trosglwyddo'r gwres i lif aer (mewn rhai achosion, dŵr neu hylifau eraill) ar gyfer darfudiad.
Gwahanol fathau o reiddiaduron
Daw sinciau gwres mewn miloedd o feintiau a siapiau, o esgyll metel bach wedi'u stampio sy'n cysylltu transistorau unigol ag allwthiadau mawr gyda llawer o esgyll (bysedd) sy'n rhyng-gipio llif aer darfudol ac yn trosglwyddo gwres i'r llif aer hwnnw.
Mae gan heatsinks y fantais o fod heb unrhyw rannau symudol, costau rhedeg, dulliau methu, a mwy.
Unwaith y bydd y sinc gwres wedi'i gysylltu â'r ffynhonnell wres, mae darfudiad yn digwydd yn naturiol wrth i'r aer cynnes godi, gan ddechrau a pharhau i greu llif aer.
Er bod sinciau gwres yn hawdd i'w defnyddio, mae yna rai anfanteision:
1. Mae sinciau gwres sy'n trosglwyddo llawer iawn o wres yn swmpus, yn gostus, ac yn drwm, a rhaid eu gosod yn gywir, a fydd yn effeithio ar neu'n cyfyngu ar osodiad ffisegol y bwrdd cylched;
2. Gall yr esgyll gael ei rwystro gan lwch yn y llif aer, gan leihau effeithlonrwydd;
3. Rhaid iddo gael ei gysylltu'n iawn â'r ffynhonnell wres fel bod y gwres yn gallu llifo'n esmwyth o'r ffynhonnell wres i'r rheiddiadur.
Pibell gwres
Mae'n elfen bwysig arall o'r pecyn rheoli thermol, gan drosglwyddo gwres o bwynt A i bwynt B heb unrhyw fath o fecanwaith gorfodi gweithredol.
Mae'n cynnwys craidd sintered a thiwb metel wedi'i selio o hylif gweithio nad yw'n gweithredu fel sinc gwres ei hun, ond yn hytrach yn amsugno gwres o ffynhonnell wres ac yn ei drosglwyddo i ardal oerach.
Gellir defnyddio pibellau gwres pan nad oes digon o le ar gyfer sinc gwres ger y ffynhonnell wres neu pan nad oes digon o lif aer.
Mae pibellau gwres yn gweithio'n effeithlon ac yn trosglwyddo gwres o'r ffynhonnell i leoliad mwy hylaw.
egwyddor gweithio:
Mae'r ffynhonnell wres yn trosi'r hylif gweithio yn stêm o fewn y tiwb wedi'i selio, ac mae'r stêm yn cludo gwres i ben oerach y bibell wres. Ar y pen hwn, mae'r anwedd yn cyddwyso i hylif ac yn rhyddhau gwres, ac mae'r hylif yn dychwelyd i'r pen poethach.
Mae'r broses drosglwyddo cyflwr nwy-hylif hon yn rhedeg yn barhaus ac yn cael ei gyrru yn unig gan y gwahaniaeth tymheredd rhwng y pennau oer a poeth.
Gall cysylltu sinc gwres neu ddyfais oeri arall ar y pen oer ddatrys y broblem o afradu gwres o fannau poeth lleol lle mae llif aer wedi'i rwystro.
ffan
Dyma'r cam cyntaf tuag at ddyfais oeri gweithredol wedi'i gorfodi-aer-oeri, rhoi'r gorau i reiddiaduron goddefol a phibellau gwres, ond mae gan gefnogwyr eu cur pen eu hunain hefyd:
1. Cynyddu'r gost, gofyn am le, a chynyddu sŵn y system;
2. Mae'n dueddol o fethu, yn defnyddio ynni ac yn effeithio ar effeithlonrwydd y system gyfan.
Ond mewn llawer o achosion, yn enwedig pan fo'r llwybr llif aer yn grwm, yn fertigol neu'n rhwystredig, yn aml dyma'r unig ffordd i gael llif aer digonol.
Y paramedr allweddol sy'n diffinio cynhwysedd ffan yw hyd yr uned neu lif cyfaint uned yr aer y funud.
Mae maint corfforol yn broblem serch hynny: gall ffan fawr ar gyflymder isel gynhyrchu'r un llif aer â ffan fach ar gyflymder uchel, felly mae yna gyfaddawd maint-cyflymder.
Modelu ac Efelychu Cynhwysfawr
Mae systemau goddefol annibynnol yn fwy o ran maint ond maent yn fwy dibynadwy ac effeithlon, tra gall cefnogwyr weithredu mewn sefyllfaoedd lle na ellir defnyddio oeri goddefol yn unig.
Yn aml, gall pa system i'w dewis ar gyfer oeri fod yn benderfyniad anodd.
Dyma lle mae angen modelu ac efelychu i benderfynu faint o oeri sydd ei angen a sut i'w gyflawni, sy'n hanfodol i strategaeth rheoli thermol effeithlon.
Ar gyfer modelau bach, nodweddir ffynonellau gwres a'u llwybrau ar gyfer llif gwres gan eu gwrthiant thermol, sy'n cael ei bennu gan y deunydd, y màs a'r maint a ddefnyddir.
Modelu sy'n dangos sut mae gwres yn llifo o'r ffynhonnell wres hefyd yw'r cam cyntaf wrth werthuso cydrannau sy'n achosi methiant thermol oherwydd eu gwasgariad gwres eu hunain.
Mae cyflenwyr dyfeisiau fel ICs afradu gwres uchel, MOSFETs, ac IGBTs yn aml yn darparu modelau thermol sy'n darparu manylion y llwybr thermol o'r ffynhonnell wres i wyneb y ddyfais.
Unwaith y bydd llwythi thermol y gwahanol gydrannau yn hysbys, y cam nesaf yw modelu ar y lefel macro, sydd mor syml ag y mae'n gymhleth:
Mae llif aer o wahanol ffynonellau gwres yn cael ei faint i gadw ei dymheredd o dan y terfynau a ganiateir; mae cyfrifiadau sylfaenol yn cael eu perfformio gan ddefnyddio tymheredd yr aer, llif aer heb ei orfodi sydd ar gael, llif aer ffan, a ffactorau eraill i gael syniad bras o amodau tymheredd.
Nesaf daw modelu mwy cymhleth o'r cynnyrch cyfan a'i becynnu gan ddefnyddio model a lleoliad pob ffynhonnell wres, y bwrdd PC, wyneb yr achos, a ffactorau eraill.
Yn olaf, mae'n rhaid i fodelu ddatrys dwy broblem:
1. Problem gwasgariad brig a chyfartaledd. Er enghraifft, mae cydran cyflwr cyson sy'n gwasgaru 1W o wres yn barhaus yn cael effaith thermol wahanol na dyfais sy'n gwasgaru 10W o wres ond sydd â chylch dyletswydd ysbeidiol o 10 y cant.
Mae hyn yn golygu bod y gwasgariad gwres cyfartalog yr un peth, a bydd y màs thermol a'r llif gwres cysylltiedig yn cynhyrchu gwahanol ddosbarthiadau gwres. Gellir dadansoddi'r rhan fwyaf o gymwysiadau CFD gyda chyfuniad o statig a deinamig.
2. Amherffeithrwydd mewn cysylltiadau corfforol rhwng cydrannau ac arwynebau micromodel, megis y cysylltiad corfforol rhwng top y pecyn IC a'r sinc gwres.
Os oes traw bach yn y cysylltiad, bydd ymwrthedd thermol y llwybr hwn yn cynyddu, ac mae angen llenwi'r pad thermol ar yr wyneb cyswllt i wella dargludedd thermol y llwybr.
Gall rheolaeth thermol leihau tymheredd y cydrannau yn y cyflenwad pŵer a'r amgylchedd mewnol, a all ymestyn bywyd gwasanaeth y cynnyrch a gwella dibynadwyedd.
