세 가지 기본 열 전달 방법 - 열 관리

열에너지는 세 가지 기본 메커니즘을 통해 고온 지역에서 저온 지역으로 이동한다;복사, 전도 및 대류.
 

복사 온도에 따라 질량 간에 뜨거운 전자기 전달.

전도하다. 열은 고체 매체를 통해 전달된다.

대류유체 매체를 통해 열을 전달하기;보통 공기입니다.



이 세 가지 전열 메커니즘은 각 응용에서 어느 정도의 활약성을 가지고 있다.대류는 대부분의 응용에서 주요 전열 메커니즘이 될 것이다.비주도적 효과는 냉각에 추가 기여를 할 것입니다.그러나 경우에 따라 어셈블리와 서브어셈블리 간에 예상치 못한 열 상호 작용이 발생할 수 있습니다.성공적인 냉각 전략을 수립할 때는 이 세 가지 메커니즘을 고려해야 합니다.

복사

서로 노출된 서로 다른 온도의 물체 사이에 연속적으로 복사열 전달이 발생한다.

개별 부품의 온도에 미치는 순수한 영향은 다른 부품에 대한 온도, 상대 부품 방향, 서피스 마무리 및 간격 등 여러 요인에 따라 달라집니다.그 중 많은 요소의 어려움을 계량화하고, 게다가 방사능 교환의 보편적인 존재로 인해 방사능 온도 효과의 계산은 복잡할 뿐만 아니라 보편적으로 정확하지 않다.

Vicor 동글의 실제 응용에서 만나는 온도 차는 방사선 냉각이 주요 전열 메커니즘이 되기에 충분하지 않습니다.대부분의 경우 방사선은 전체 전열의 10% 미만을 차지합니다.이러한 이유로 일반적으로 방사선 냉각의 존재는 주요 냉각 메커니즘을 초과하는 보안 여유를 제공하며 그 영향에 대한 자세한 고려는 무시합니다.대부분의 경우 컨버터가 주변 환경보다 더 뜨거워지고 방사능 전달이 냉각에 도움이 된다는 효과적인 가정이 있습니다.

그러나 어떤 경우에는 근처의 물체 (PC 보드, 전력 저항기 등) 가 변환기보다 훨씬 뜨거울 수 있으며 순방사능 전송은 실제로 변환기의 온도를 증가시킬 수 있습니다.

변환기와 주변 부품의 상대적 위치 및 예상 온도를 측정하는 것은 방사선 전이의 잠재적 영향을 예측하는 방법입니다.열 부품이 변환기에 가까운 상황에서 삽입식 장벽을 사용하면 일반적으로 원하지 않는 복사 가열 효과를 완화시킬 수 있다.

전도

대부분의 응용 프로그램에서 열은 기판에서 부착된 히트싱크 또는 열전도 부재로 전달됩니다.기판과 배합 부재 사이의 인터페이스를 통해 전도되는 열은 반드시 제어해야 할 온도를 떨어뜨린다.그림 20-2에서 볼 수 있듯이 인터페이스는 소모된 전력 흐름과 직렬된"열 저항"으로 모델링할 수 있습니다.기판의 온도는 인터페이스의 온도 상승과 부재의 온도의 합이 될 것이다

기판이 연결되다.

제어하지 않으면 표면 인터페이스의 온도 상승이 매우 두드러질 수 있습니다.인터페이스의 면적은 가능한 한 커야 하며, 연결 부재의 표면 평평도는 5밀이 이내여야 한다.표면의 불규칙한 부분을 핫 복합체 또는 핫 패드로 채워야 합니다.적절한 조치를 통해 표면 인터페이스의 열 저항은 0.1 ℃ C/W 이하로 유지될 수 있습니다.

많은 응용 프로그램은 열전도 부재를 통해 열을 변환기의 기판에서 "원격" 소모 표면으로 전도해야 한다.이로 인해 발생하는 기판 온도는 소모된 표면의 온도, 열전도 부재의 온도 상승 및 두 표면 인터페이스의 온도 상승의 합이 될 것이다.전도성 부재의 열저항은 그 길이와 정비례하고 횡단면적과 열전도율과 반비례한다 (그림 20-30).위에서 설명한 바와 같이 총 온도 상승의 최소화는 제어 인터페이스 저항과 적절한 재료 선택 및 크기를 통해 전달 부재의 열 저항을 제어하는 데 달려 있습니다.

대류

대류열을 공기 중으로 전달하는 것은 Vicor 동글을 냉각하는 데 자주 사용되는 방법입니다."자유" 또는"자연"대류는 열이 소모된 표면에서 주위의 비교적 추운 정지공기로 전이되는것을 말한다.강제 대류는 이동하는 공기 흐름으로 열이 이동하는 것을 말한다.

대류 냉각 모델은 그림 20-4와 같습니다.기판의 온도는 공기 온도, 총 소모 전력과 두 개의 열 저항의 값에 달려 있다;기판과 라디에이터 사이의 표면 인터페이스의 열 저항과 라디에이터의 공기 열 저항.표면 인터페이스의 저항은 전도 아래에 설명된 대로 최소화할 수 있다.라디에이터의 공기 저항은 라디에이터 재료와 기하학적 형태, 공기 온도, 공기 밀도 및 공기 유속을 포함한 다양한 요소에 의해 결정됩니다.다행히도 열 저항 데이터는 자유 대류 및 강제 대류 응용 프로그램의 다양한 표준 히트싱크에 사용될 수 있습니다.다음 단원에서는 비코 동글 및 구성 가능한 동글에 대한 자유 대류 및 강제 대류 냉각 가이드를 제공합니다.