Ano ang isang Heat Sink at Kahalagahan nito

Bawat elektrikal at elektronikong sangkap sa isang circuit ay bumubuo ng ilang halaga ng init habang ang circuit ay naisakatuparan sa pamamagitan ng pagbibigay ng suplay ng kuryente. Karaniwan ang mga aparatong semiconducting na may lakas na kapangyarihan tulad ng mga transistor ng kuryente at ang mga opto electronics tulad ng light emitting diode , ang mga laser ay bumubuo ng init sa maraming halaga at ang mga sangkap na ito ay hindi sapat upang matanggal ang init, dahil ang kanilang kakayahan sa pagwawaldas ay makabuluhang mababa.

Dahil dito, ang pag-init ng mga bahagi ay humahantong sa napaaga na pagkabigo at maaaring maging sanhi ng pagkabigo ng buong pagganap ng circuit o system. Kaya, upang masakop ang mga negatibong aspeto na ito, ang mga heat sink ay dapat ibigay para sa paglamig.

Ano ang Heat Sink?

Heat sink

Ang heat sink ay isang elektronikong sangkap o isang aparato ng isang electronic circuit na nagkakalat ng init mula sa iba pang mga sangkap (pangunahin mula sa mga power transistor) ng isang circuit patungo sa nakapalibot na daluyan at pinapalamig ang mga ito para sa pagpapabuti ng kanilang pagganap, pagiging maaasahan at iniiwasan din ang napaaga na pagkabigo ng mga sangkap. Para sa layunin ng paglamig, nagsasama ito ng isang fan o paglamig aparato.

Heat Sink Principle

Ang batas ni Fourier na tungkol sa pagpapadaloy ng init ay nagsasaad na kung ang gradient ng temperatura ay mayroon sa isang katawan, pagkatapos ang init ay lilipat mula sa isang mataas na temperatura na rehiyon upang payagan ang rehiyon ng temperatura. At, maaari itong makamit sa tatlong magkakaibang paraan, tulad ng kombensyon, radiation at pagpapadaloy

Heat Sink Principle

Sa tuwing may dalawang bagay na may magkakaibang temperatura na nakikipag-ugnay sa bawat isa, nangyayari ang pagpapadaloy na sanhi ng mabilis na paggalaw na mga molekula ng bagay na may mataas na init na sumalpok sa mga mabagal na gumagalaw na mga molekula ng mga mas cool na bagay, at sa gayon, inililipat ang thermal enerhiya sa mas cool na bagay , at ito ay tinatawag na thermal conductivity.

Gayundin, inililipat ng heat sink ang init o thermal energy mula sa isang sangkap na may mataas na temperatura sa isang medium na mababang temperatura tulad ng hangin, tubig, langis, atbp. Karaniwan ang hangin ay ginagamit bilang isang medium na may mababang temperatura at, kung ang tubig ay ginagamit bilang daluyan, pagkatapos ito ay tinatawag na bilang malamig na plato.

Mga Uri ng Sink ng Heat

Ang mga heat sink ay naiuri sa iba't ibang kategorya batay sa iba't ibang pamantayan. Isaalang-alang natin ang mga pangunahing uri, katulad ng mga aktibong heat sink at passive heat sink.

Mga Uri ng Sink ng Heat

Mga Aktibong Heat Sinks

Sa pangkalahatan ito ay uri ng tagahanga at gumagamit ng lakas para sa paglamig na layunin. Maaari din silang tawaging Heat sink o tagahanga. Ang mga tagahanga ay karagdagang naiuri bilang uri ng ball bear at uri ng tindig ng manggas. Mas gusto ang mga tagahanga ng motor na may tindig ng bola dahil mas mahaba ang kanilang tagal ng pagtatrabaho at mas mura sila pagdating sa mahabang paggamit ng haba. Ang pagganap ng mga ganitong uri ng heat sink ay mahusay, ngunit hindi para sa pangmatagalang aplikasyon dahil binubuo ang mga ito ng mga gumagalaw na bahagi at medyo mahal din.

Passive Heat Sinks

Ang mga ito ay hindi nagtataglay ng anumang mga sangkap na mekanikal at gawa sa aluminyo na mga finised radiator. Ang mga ito ay nagwawaldas ng thermal energy o init sa pamamagitan ng paggamit ng proseso ng kombeksyon. Ang mga ito ay pinaka maaasahan kaysa sa aktibong mga heat sink at, para sa mahusay na pagpapatakbo ng mga passive heat sink, inirerekumenda na mapanatili ang tuluy-tuloy na daloy ng hangin sa kanilang mga palikpik.

Aluminium Heat Sink

Ang mga heat sink ay karaniwang gawa sa mga metal at, ang aluminyo ang pinakakaraniwang metal na ginagamit sa heat sink. Alam namin ang katotohanan na ang thermal conductivity ng bawat metal ay magkakaiba. Ang thermal conductivity ng metal ay proporsyonal sa paglipat ng init sa heat sink . Kaya, kung ang thermal conductivity ng metal ay tumataas, kung gayon ang
ang kapasidad ng paglipat ng init ng heat sink ay tataas din.

Aluminium Heat Sink

Ang thermal conductivity ng aluminyo ay 235 W / mK na ito ang pinakamura at magaan na metal. Ang mga heat sink na aluminyo ay tinatawag ding extruded heat sink na maaaring gawin gamit ang extrusion.

Naselyohang Heat Sinks

Ang mga ito ay gawa sa mga metal na naka-selyo upang makabuo ng isang partikular na hugis. Lumilikha ang stamp na ito ng heat sinks tuwing inililipat ang metal sa pamamagitan ng stamping machine. Ang mga ito ay mas mura kumpara sa mga extruded heat sink.
Ginagamit ang mga ito para sa mga application na may mababang kapangyarihan at kung gayon ang mga ito ay mababa sa pagganap.

Machining Heat Sinks

Ang mga ito ay panindang sa pamamagitan ng proseso ng machining madalas na gang saw ay ginagamit para sa pagtanggal ng isang bloke ng materyal upang makagawa ng mga inter fins na may tumpak na spacing. Ang mga ito ay mahal dahil maraming metal ang maaaring mapunta sa pag-aaksaya sa proseso ng pagmamanupaktura.

Bonded-Fin Heat Sinks

Ito ay madalas na ginagamit para sa mga malalaking aplikasyon na pisikal na nangangailangan ng matinong pagganap tulad ng electric welding at Mga aplikasyon ng brick-DC-DC . Ginagawa ang mga ito sa pamamagitan ng pagbubuklod ng mga indibidwal na palikpik ng isang metal sa base ng isang heat sink. Maaari itong magawa sa dalawang pamamaraan katulad ng thermal epoxy na kung saan ay matipid at ang iba pa ay sa pamamagitan ng brazing na kung saan ay mahal.

Folded-Fin Heat Sinks

Ang mga nakatiklop na heat sink ay may malaking lugar sa ibabaw, at nagtataglay ng nakatiklop na materyal na heat sink, at samakatuwid, mayroon silang napakataas na pagganap at napakataas na density ng heat-flux density. Sa mga lababo, ang hangin ay nakadirekta na dumaloy nang direkta sa mga heat sink sa pamamagitan ng ilang uri ng maliit na tubo. Ginagawa nitong mahal ang buong bagay dahil ang gastos sa pagmamanupaktura at ducting ay kasama sa pangkalahatang gastos ng lababo.

Skitted Heat Sinks

Ang proseso ng skiving ay ginagamit para sa pagmamanupaktura ng mga lababo, na nagsasangkot sa paggawa ng napakahusay na mga bloke ng mga metal sa pangkalahatan na tanso. Samakatuwid, ang mga ito ay tinawag bilang skitted heat sink. Ang mga ito ay katamtaman hanggang sa mahusay na pagganap ng mga heat sink.

Pineke na Heat Sinks

Ang mga metal tulad ng tanso at aluminyo ay ginagamit upang makabuo ng mga heat sink sa pamamagitan ng paggamit ng mga pwersang compressive. Ang prosesong ito ay tinatawag na proseso ng forging. Samakatuwid, pinangalanan sila bilang mga huwad na heat sink.

Single Fin Assembly Heat Sinks

Ang mga ito ay magaan ang timbang at maaaring mai-install sa masikip na puwang. Nagtataglay din sila ng mababa hanggang sa mataas na kakayahan sa pagganap, at maaaring magamit para sa maraming mga application. Ngunit ang pangunahing sagabal ay ang lugar na iyon na medyo mahal.

Swaged Heat Sinks

Ang Swaging ay isang malamig na proseso ng forging na pagtatrabaho ngunit kung minsan ay maaaring gawin kahit na mainit na proseso ng pagtatrabaho kung saan ang mga sukat ng isang item ay binago sa isang mamatay. Ang mga ito ay hindi magastos, katamtamang gumaganap at limitado sa pamamahala ng air-flow.

Kahalagahan ng Heat Sinks sa Electronic Circuits

• Ang isang heat sink ay isang passive heat exchanger, at ito ay dinisenyo upang magkaroon ng malaking paligid na lugar na nakikipag-ugnay sa nakapalibot na (paglamig) medium tulad ng hangin. Ang mga bahagi o elektronikong bahagi o aparato na kung saan ay hindi sapat upang gawing katamtaman ang kanilang temperatura, nangangailangan ng mga heat sink para sa paglamig. Ang init na nabuo ng bawat elemento o sangkap ng electronic circuit dapat na mawala para sa pagpapabuti ng pagiging maaasahan nito at maiwasan ang napaaga na pagkabigo ng sangkap.
• Pinapanatili nito ang katatagan ng thermal sa mga limitasyon para sa bawat elektrikal at elektronikong sangkap ng anumang circuit o mga electronics na bahagi ng anumang system. Ang pagganap ng heat sink ay nakasalalay sa mga kadahilanan tulad ng pagpili ng isang materyal, disenyo ng protrusion, paggamot sa ibabaw at bilis ng hangin.
• Ang mga sentral na yunit ng pagproseso at graphic processor ng isang computer ay pinalamig din sa pamamagitan ng paggamit ng mga heat sink. Ang mga heat sink ay tinatawag ding Heat spreader, na madalas ginagamit bilang takip sa memorya ng isang computer upang matanggal ang init nito.
• Kung ang mga heat sink ay hindi ipinagkakaloob para sa mga elektronikong circuit, magkakaroon ng pagkakataon na mabigo ang mga bahagi tulad ng transistors, voltage regulator, ICs, LEDs at power transistors. Kahit habang paghihinang ng isang elektronikong circuit , inirerekumenda na gumamit ng heat sink upang maiwasan ang sobrang pag-init ng mga elemento.
• Ang mga heat sink ay hindi lamang nagbibigay ng pagwawaldas ng init, ngunit ginagamit din para sa pamamahala ng thermal enerhiya na ginawa sa pamamagitan ng pagwawaldas ng init kapag ang init ay higit pa. Sa kaso ng mababang temperatura, ang mga heat sink ay inilaan upang magbigay ng init sa pamamagitan ng paglabas ng thermal energy para sa wastong pagpapatakbo ng circuit.

Pagpili ng Heat Sink

Para sa pagpili ng Heat sink kailangan nating isaalang-alang ang mga sumusunod na kalkulasyon sa matematika:

Isaalang-alang

Q: Ang rate ng pagwawaldas ng init sa Watt

T_j: Maximum na temperatura ng junction ng aparato sa 0C

T_c: Kaso ng temperatura ng aparato sa 0C

T_a: Ambient temperatura ng hangin sa 0C

T_s: Maximum na temperatura ng heat sink na matatagpuan ang pinaka-maayos sa aparato sa 0C

Ang thermal na paglaban ay maaaring ibigay ng

R = ∆T / Q

Ang paglaban ng elektrisidad ay ibinibigay ng

R_e = ∆V / I

Ang thermal paglaban sa pagitan ng kantong at kaso ng aparato ay ibinibigay ng

R_jc = (∆T_jc) / Q

Ang paglaban sa case to sink ay ibinigay ng

R_cs = (∆T_cs) / Q

Ang paglubog sa paglaban sa paligid ay ibinibigay ng

R_sa=(∆T_sa)/Q

Sa gayon, ang kantong sa paglaban sa paligid ay ibinibigay ng

R_ja = R_jc + R_cs + R_sa = (T_j-T_a) / Q

Ngayon, kinakailangan ng paglaban ng Heat ng Heat Sink ay

R_sa = (T_j-T_a) / Q-R_jc-R_cs

Sa equation sa itaas ang mga halaga ng T_j, Q at R_jc ay naayos ng gumagawa at ang mga halaga ng T_a at R_cs ay tinukoy ng gumagamit.

Samakatuwid, ang thermal paglaban ng heat sink para sa aplikasyon ay dapat mas mababa sa o katumbas ng nabanggit sa itaas na R_sa.

Habang pinipili ang Heat sink, iba't ibang mga parameter ang isasaalang-alang tulad ng thermal budget na pinapayagan para sa mga heat sink, kondisyon ng daloy ng hangin (natural flow, low flow mixed, high flow forced convection).

Ang dami ng Heat sink ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng paghahati ng volumetric thermal resistensya ng kinakailangang thermal resistence. Ang saklaw ng volumetric thermal na pagtutol ay ang mga sumusunod sa talahanayan na ipinakita sa ibaba.

Ipinapakita ng graph sa ibaba ang pagkakaiba-iba sa laki ng aluminyo heat sink at thermal resistence bilang isang halimbawa ng pagpili ng heat sink batay sa thermal resistence.

Area vs Thermal Resistance ng Heat Sink

Tinalakay sa artikulong ito ang tungkol sa heat sink, iba't ibang uri ng heat sinks at kahalagahan ng heat sink sa mga electronic circuit nang maikling. Para sa karagdagangimpormasyon tungkol sa mga heat sink, mangyaring i-post ang iyong mga query sa pamamagitan ngnagkomento sa ibaba.

Mga Kredito sa Larawan:

• • Heat sink by ecnmag
  • Heat Sink Principle ni streacom
  • Mga Uri ng Heat Sink ni paglamig ng electronics
  • Aluminium Heat Sink ni specialchem4polymers
  • Area vs Thermal Resistance ng Heat Sink ni disenyoworldonline