Läsare som du hjälper till att stödja MUO. När du gör ett köp med hjälp av länkar på vår webbplats kan vi tjäna en affiliate-provision.
Överhettning är problematiskt för dina enheter; det är därför värmeavlägsnande är avgörande för att kontrollera temperaturen på elektroniska enheter eller liknande värmekällor.
Kylflänsar används i elektroniska enheter för att sänka värmeenergi i miljön och för att kyla dina enheter. Men vad är egentligen en kylfläns, och hur fungerar den?
Hur värme produceras i elektroniska enheter och system
I modern tid är vi omgivna av elektroniska system och prylar. Från ett mikroprocessorchip till en bastransceiverstation (BTS) för mobila kommunikationssystem behöver elektroniska produkter elektrisk kraft för att fungera.
Medan en del av den kraften används för att driva enheten, försvinner resten av den (beroende på enhetens effektivitet), mestadels i form av värme.
Men på grund av miniatyriseringen av enheter kan elektroniska enheter inte ackumulera värme och behöver sänka denna värmeenergi i miljön. För detta ändamål används ofta kylflänsar.
Vad är en kylfläns?
En kylfläns är en del som appliceras på en het elektronisk enhet för att absorbera dess värme genom ledning och sedan kasta denna energi till den omgivande miljön genom konvektion och strålning. En vanlig struktur för en kylfläns är som visas nedan:
Elektroniska enheter är utformade på ett sådant sätt att ett minimalt gränssnitt och termiskt ledande material används för att ansluta en värmealstrande källa och kylfläns så att värme inte kan samlas inuti enhet. Kylflänsar är utformade på ett sätt för att ge en låg termisk resistiv väg till enheter för värmeavlägsnande.
Kylfläns mekanism
Kylflänsar är gjorda av värmeledande material, oftast aluminium (värmeledningsförmåga: 237 W/m K). Aluminium är en billig metall jämfört med andra värmeledande material som silver och guld.
Värmen från ett relativt litet elektroniskt hölje absorberas av en platt metallplatta genom ledning. Ledning underlättas ofta genom att tillämpa en kylpasta mellan den elektroniska enhetens yttre hölje och kylflänsen. Detta säkerställer korrekt fysisk kontakt med hög värmeledande pasta.
Värmen från ett relativt mindre elektroniskt hölje är tänkt att spridas på den större kylflänsytan genom ledning.
Värmeenergi utsätts dock för ett spridande värmebeständighet när en mindre yta på värmekällan kommer i fysisk kontakt med en större yta på kylflänsen. Det är därför det är viktigt att kontrollera spridningsmotståndet genom att välja lämplig kontakttjocklek på kylflänsens bottenplatta.
En kylfläns med minimalt spridningsmotstånd säkerställer att värmen fördelas nästan jämnt på bottenplattan och fenorna. Sålunda utnyttjas kylflänsens yta effektivt. Att beräkna spridningsmotstånd ligger dock utanför ramen för denna artikel.
På andra sidan av kylflänsens bottenplatta används många metallfenor för att ge ökad yta för termisk konvektion av värme. Fenorna placeras inte för nära varandra eftersom detta kan hindra vätskans förmåga, det vill säga luften, i de flesta fall, att strömma fritt mellan fenorna för att avleda värme.
Naturligt vs. Forcerad kylning
Jämnt spridd värme vid kylflänsens bas utnyttjar hela ytan som tillhandahålls av fenor för att kasta värme i omgivande luft med antingen naturlig konvektion eller forcerad luftkonvektion.
Naturlig konvektion är en process där omgivande luft transporterar bort värmeenergin från kylflänsarna med hjälp av det naturliga flödet av vätska, d.v.s. inte applicerar tryck genom en extern källa. I denna process är flödet eller hastigheten för vätskemolekyler långsam.
I den forcerade konvektionsmetoden för värmeväxling används en fläkt eller fläkt för att öka hastigheten på vätskeflödet genom ytan på kylflänsen. Antingen en DC- eller PWM-fläkt kan användas.
Det ökade luftflödet resulterar i att mer värme transporteras bort från kylflänsen. Vanligtvis används forcerad konvektion i de fall där mycket värmekraft krävs för att tas bort, eller ett mindre kylfläns är obligatoriskt i en design.
Tillsammans med konvektion är värmestrålning från kylflänsen också till stor hjälp för att ta bort värme från kylflänsen. Vanligtvis är kylflänsar färgade svarta, vilket ökar deras termiska strålningsförmåga.
Kylflänsar håller dina enheter svala och igång
En kylfläns är en viktig pryl för tillförlitlig drift av en elektronisk enhet. Utan dem kommer våra avancerade smartphones, kraftfulla datorer och till och med LED-lampor inte att fungera som avsett på grund av överhettning.
