En el diseño de disipación de calor, la adopción de métodos efectivos de reducción de costos puede mejorar la confiabilidad y la eficiencia del sistema general y, al mismo tiempo, reducir costos innecesarios.

1-El diseño de reducción de potencia reduce los costos

El diseño de reducción de potencia es un método de diseño que reduce intencionalmente las tensiones eléctricas, térmicas y mecánicas a las que se ven sometidos los componentes o productos durante su funcionamiento. En escenarios reales de producción y uso, la estabilidad de los equipos electrónicos se puede mejorar reduciendo la tensión que soportan los componentes.

Diagrama esquemático de las rutas de disipación de calor para empaquetado 2D y 3D

l Reducir el estrés laboral: durante el diseño y el funcionamiento del producto, el estrés laboral de los componentes se puede reducir reduciendo la carga de trabajo, controlando la frecuencia de funcionamiento, limitando la corriente y el voltaje, etc.

l Reducir el estrés ambiental: Reducir el estrés ambiental seleccionando tipos de componentes, diseños y formas de embalaje adecuados, como seleccionar componentes con un amplio margen de temperatura o utilizar formas de embalaje con buen sellado para reducir los efectos de la temperatura la humedad y la presión sobre los componentes.

l Aplicación de ingeniería de confiabilidad: diseño redundante razonable, detección y aislamiento de fallas, etc., reducen aún más el riesgo de falla de los componentes.

Al reducir la tensión de los componentes durante su funcionamiento, se puede reducir su consumo de energía y la generación de calor. Cuando los dispositivos de potencia funcionan en condiciones de tensión inferiores a su tensión nominal, se puede reducir su consumo de energía y la generación de calor, lo que ayuda a mejorar la eficiencia energética y la fiabilidad del sistema. A largo plazo, el diseño de reducción de potencia aumenta eficazmente la vida útil de los componentes, reduce las tasas de fallos, reduce la carga de trabajo de mantenimiento y, por tanto, reduce los costes.

2-Optimizar el diseño

La eficiencia de trabajo del radiador se puede mejorar significativamente a través de una disposición razonable de los componentes térmicos, y una estrategia de disposición de componentes razonable puede lograr un equilibrio entre el rendimiento y el costo del producto.

l Distribuir los componentes de disipación de calor: dispersar los componentes que generan grandes cantidades de calor para reducir la carga de calor por unidad de área.

l Ubicación propicia para la disipación del calor: coloque el elemento calefactor en una ubicación propicia para la disipación del calor, como cerca de un respiradero o en el borde del dispositivo.

l Disposición escalonada: durante el diseño, escalone los componentes de calefacción con otros componentes generales e intente hacer que los componentes de calefacción sean componentes sensibles a la temperatura para reducir su impacto en los componentes sensibles al calor.

l Mejora el flujo de aire: al cambiar el diseño de dirección y la disposición de los componentes, se optimiza la ruta del flujo de aire, se aumenta el caudal y se mejora el coeficiente de transferencia de calor.

Recomendaciones de espaciado entre componentes

3-Elección del método de enfriamiento

A medida que mejora el rendimiento de los componentes electrónicos y aumenta el grado de integración, la densidad de potencia continúa aumentando, lo que da como resultado un aumento significativo del calor generado por los componentes electrónicos durante el funcionamiento. Al elegir un método de disipación de calor para los componentes electrónicos, los requisitos de control de temperatura incluyen principalmente los siguientes aspectos:

l Rango de temperatura: los distintos componentes tienen distintos rangos de tolerancia a la temperatura. Por ejemplo, los chips de alto rendimiento, como las CPU, tienen requisitos de temperatura de funcionamiento de entre 85 y 100 °C, mientras que algunos dispositivos de bajo consumo pueden tolerar temperaturas más altas, por lo que el sistema de refrigeración debe garantizar que los componentes funcionen dentro de un rango de temperatura seguro.

l Precisión del control de temperatura: en algunos escenarios con requisitos estrictos de control de temperatura, es necesario adoptar una solución de disipación de calor que pueda controlar con precisión la temperatura para evitar la degradación del rendimiento del componente o incluso daños causados por temperaturas excesivamente altas o bajas.

l Temperatura ambiente: el efecto de disipación de calor de los equipos electrónicos no solo depende de la capacidad de disipación de calor del propio dispositivo, sino que también se ve afectado por la temperatura ambiente circundante. El diseño de la disipación de calor debe tener en cuenta los cambios en la temperatura ambiente y tratar de mantener el dispositivo dentro de un rango de temperatura adecuado mediante medios de disipación de calor.

l Consumo de energía y fiabilidad: Algunos componentes electrónicos de bajo consumo pueden utilizar la disipación de calor natural cuando generan poco calor. Para equipos de alto consumo, es necesario recurrir a la tecnología de disipación de calor avanzada para garantizar que mantenga un rendimiento normal y prolongar su vida útil bajo alta carga.

l Sellado y densidad: En dispositivos ensamblados sellados y de alta densidad, si la generación de calor no es alta, se puede confiar en la disipación natural del calor. Cuando los componentes están empaquetados de manera densa y generan grandes cantidades de calor, se necesitan tecnologías de disipación de calor más efectivas, como la disipación de calor forzada o la refrigeración líquida. La refrigeración líquida y la tecnología de tubos de calor se utilizan en escenarios con alto consumo de energía y gran generación de calor, como componentes electrónicos de alta potencia, como tubos de onda viajera, magnetrones y tubos amplificadores de potencia, servidores y equipos de alto consumo energético, así como en los sistemas de tres eléctricos de vehículos de nueva energía. Sus ventajas de aplicación únicas.

（lado izquierdo）Módulo de refrigeración por aire de la pila de carga

（lado derecho）Módulo de refrigeración líquida de pila de carga

Al elegir un método de refrigeración para componentes electrónicos, es necesario considerar exhaustivamente factores como la generación de calor y el flujo de calor, la temperatura ambiente y la temperatura de funcionamiento, las limitaciones de espacio y los requisitos de aislamiento térmico, y el costo y la viabilidad. Al utilizar la tecnología de refrigeración y los dispositivos de refrigeración adecuados para garantizar que los componentes funcionen a una temperatura adecuada, se puede reducir de manera efectiva el costo de reemplazo y mantenimiento del sistema. Además, la reutilización de proyectos históricos también es una estrategia eficaz para reducir los costos de desarrollo y fabricación y mejorar la confiabilidad.

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