ऊष्मीय प्रबंधन (इलेक्ट्रानिक्स)
सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और सर्किटरी अतिरिक्त गर्मी उत्पन्न करते हैं और इस प्रकार विश्वसनीयता में सुधार करने और समय से पहले विफलता को रोकने के लिए थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है।गर्मी आउटपुट की मात्रा पावर इनपुट के बराबर है, अगर कोई अन्य ऊर्जा इंटरैक्शन नहीं हैं।[1] गर्मी सिंक, थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर, मजबूर वायु प्रणालियों और प्रशंसकों, गर्मी पाइप, और अन्य की विभिन्न शैलियों सहित ठंडा करने के लिए कई तकनीकें हैं।अत्यधिक कम पर्यावरणीय तापमान के मामलों में, संतोषजनक संचालन को प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक घटकों को गर्म करना वास्तव में आवश्यक हो सकता है।[2]
अवलोकन
उपकरणों का थर्मल प्रतिरोध
यह आमतौर पर पी -एन जंक्शन से थर्मल प्रतिरोध के रूप में उद्धृत किया जाता है। जंक्शन से अर्धचालक डिवाइस के मामले में।इकाइयां ° C/w हैं।उदाहरण के लिए, 10 & nbsp; ° C/w पर रेट किया गया एक हीटसिंक 10 & nbsp; ° C को आसपास की हवा की तुलना में गर्म गर्मी के 1 वाट को विघटित करने पर मिलेगा।इस प्रकार, कम ° C/W मान के साथ एक हीटसिंक एक उच्च ° C/W मान के साथ एक हीटसिंक की तुलना में अधिक कुशल है।[3] एक ही पैकेज में दो अर्धचालक उपकरणों को देखते हुए, परिवेश प्रतिरोध के लिए एक निचला जंक्शन (आर)θJ-C अधिक कुशल उपकरण को इंगित करता है।हालांकि, जब दो उपकरणों की तुलना अलग-अलग डाई-फ्री पैकेज थर्मल प्रतिरोधों (पूर्व। DirectFET MT VS वायरबॉन्ड 5x6mm PQFN) के साथ की जाती है, तो उनके जंक्शन के लिए परिवेश या जंक्शन के मामले प्रतिरोध मूल्यों को सीधे उनकी तुलनात्मक क्षमता से संबंधित नहीं हो सकता है।अलग -अलग अर्धचालक पैकेज में अलग -अलग डाई ओरिएंटेशन, अलग -अलग कॉपर (या अन्य धातु) द्रव्यमान हो सकते हैं, जो मरते हैं, अलग -अलग डाई अटैच मैकेनिक्स, और अलग -अलग मोल्डिंग मोटाई, जो सभी के मामले या जंक्शन के लिए काफी अलग -अलग जंक्शन प्राप्त कर सकते हैं, और परिवेशी प्रतिरोध मूल्यों के लिए, और कर सकते हैंइस प्रकार समग्र दक्षता संख्या अस्पष्ट है।
थर्मल समय स्थिरांक
एक हीटसिंक के थर्मल द्रव्यमान को एक संधारित्र (चार्ज के बजाय गर्मी का भंडारण) और थर्मल प्रतिरोध के रूप में एक विद्युत प्रतिरोध के रूप में माना जा सकता है (यह एक उपाय है कि कितनी तेजी से संग्रहीत गर्मी को विघटित किया जा सकता है)।साथ में, ये दो घटक आर और सी के उत्पाद द्वारा दिए गए एक संबद्ध समय के साथ एक थर्मल आरसी सर्किट बनाते हैं। इस मात्रा का उपयोग एक उपकरण की गतिशील गर्मी विघटन क्षमता की गणना करने के लिए किया जा सकता है, विद्युत मामले के अनुरूप तरीके से।[4]
थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री
एक थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री या मैस्टिक (उर्फ टिम) का उपयोग थर्मल ट्रांसफर दक्षता को बढ़ाने के लिए थर्मल ट्रांसफर सतहों, जैसे कि माइक्रोप्रोसेसर्स और हीटसिंक के बीच अंतराल को भरने के लिए किया जाता है। XY- दिशा की तुलना में Z- दिशा में इसका उच्च तापीय चालकता मूल्य है।
अनुप्रयोग
व्यक्तिगत कंप्यूटर
हाल के तकनीकी विकास और सार्वजनिक हित के कारण, रिटेल हीट सिंक मार्केट एक सर्वकालिक उच्च स्तर पर पहुंच गया है।2000 के दशक की शुरुआत में, सीपीयू का उत्पादन किया गया था जो पहले की तुलना में अधिक से अधिक गर्मी उत्सर्जित किया गया था, गुणवत्ता शीतलन प्रणालियों के लिए आवश्यकताओं को बढ़ाता है।
ओवरक्लॉकिंग का मतलब हमेशा अधिक शीतलन की जरूरत है, और स्वाभाविक रूप से हॉट्टर चिप्स का मतलब उत्साही के लिए अधिक चिंताएं हैं।कुशल हीट सिंक कंप्यूटर सिस्टम को ओवरक्लॉक करने के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि उच्चतर माइक्रोप्रोसेसर की शीतलन दर जितनी अधिक होती है, उतनी ही तेजी से कंप्यूटर अस्थिरता के बिना काम कर सकता है;आम तौर पर, तेजी से ऑपरेशन उच्च प्रदर्शन की ओर जाता है।कई कंपनियां अब पीसी ओवरक्लॉकिंग उत्साही लोगों के लिए सर्वश्रेष्ठ हीट सिंक की पेशकश करने के लिए प्रतिस्पर्धा करती हैं।प्रमुख आफ्टरमार्केट हीट सिंक निर्माताओं में शामिल हैं: एयरो कूल, फॉक्सकॉन, थर्मलराइट, थर्माल्टेक, स्विफ्टेक और ज़ल्मन।[citation needed]
सोल्डरिंग
अस्थायी गर्मी के सिंक का उपयोग कभी -कभी सर्किट बोर्डों को टांका लगाने के दौरान किया जाता था, जिससे अत्यधिक गर्मी को पास के इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान पहुंचाने से रोकता था।सबसे सरल मामले में, इसका मतलब है कि एक भारी धातु मगरमच्छ क्लिप या इसी तरह के क्लैंप का उपयोग करके एक घटक को आंशिक रूप से पकड़ना।आधुनिक अर्धचालक उपकरण, जिन्हें रिफ्लो सोल्डरिंग द्वारा इकट्ठा होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, आमतौर पर नुकसान के बिना टांका लगाने वाले तापमान को सहन कर सकते हैं।दूसरी ओर, उच्च संचालित टांका लगाने वाले विडंबनाओं के संपर्क में आने पर, चुंबकीय रीड स्विच जैसे विद्युत घटक खराबी कर सकते हैं, इसलिए यह अभ्यास अभी भी बहुत अधिक उपयोग में है।[5]
बैटरी
इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उपयोग की जाने वाली बैटरी में, नाममात्र बैटरी प्रदर्शन आमतौर पर +20 & nbsp; ° C से +30 & nbsp; ° C रेंज में कहीं काम करने के तापमान के लिए निर्दिष्ट किया जाता है;हालांकि, वास्तविक प्रदर्शन इससे काफी हद तक विचलित हो सकता है यदि बैटरी उच्च या, विशेष रूप से, कम तापमान पर संचालित होती है, तो कुछ इलेक्ट्रिक कारों में उनकी बैटरी के लिए हीटिंग और कूलिंग होती है।[6]
कार्यप्रणाली
हीट सिंक
हीट सिंक व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किए जाते हैं और आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यक हो गए हैं। सामान्य उपयोग में, यह एक धातु की वस्तु है जिसे एक इलेक्ट्रॉनिक घटक की गर्म सतह के संपर्क में लाया गया है - हालांकि ज्यादातर मामलों में, एक पतली थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री दो सतहों के बीच मध्यस्थता करती है। माइक्रोप्रोसेसर्स और पावर हैंडलिंग सेमीकंडक्टर्स इलेक्ट्रॉनिक्स के उदाहरण हैं जिन्हें बढ़े हुए थर्मल द्रव्यमान और गर्मी अपव्यय (मुख्य रूप से चालन और संवहन द्वारा और विकिरण द्वारा कुछ हद तक) के माध्यम से उनके तापमान को कम करने के लिए एक गर्मी सिंक की आवश्यकता होती है। हीट सिंक आधुनिक एकीकृत सर्किट जैसे माइक्रोप्रोसेसर्स, डीएसपी, जीपीयू, और बहुत कुछ के लिए लगभग आवश्यक हो गए हैं।
एक हीट सिंक में आमतौर पर एक या एक से अधिक सपाट सतहों के साथ एक धातु संरचना होती है ताकि घटकों के साथ अच्छे थर्मल संपर्क को ठंडा किया जा सके, और हवा के साथ सतह के संपर्क को बढ़ाने के लिए प्रोट्रूशियंस की तरह कंघी या फिन की एक सरणी, और इस प्रकार की दर ताप लोपन।
हीट सिंक का उपयोग कभी -कभी हीट सिंक पर एयरफ्लो की दर को बढ़ाने के लिए एक प्रशंसक के साथ संयोजन में किया जाता है। यह संवहन की तुलना में तेजी से गर्म हवा को बदलकर एक बड़ा तापमान ढाल बनाए रखता है। इसे एक मजबूर वायु प्रणाली के रूप में जाना जाता है।
कोल्ड प्लेट
एक प्रवाहकीय मोटी धातु की प्लेट को रखना, एक ठंडी प्लेट के रूप में संदर्भित किया जाता है, गर्मी स्रोत और एक ठंडे बहने वाले तरल पदार्थ (या किसी अन्य हीट सिंक) के बीच एक गर्मी हस्तांतरण इंटरफ़ेस के रूप में, शीतलन प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।इस तरह की व्यवस्था में, गर्मी स्रोत को कूलिंग द्रव के साथ सीधे संपर्क में ठंडा होने के बजाय मोटी प्लेट के नीचे ठंडा किया जाता है।यह दिखाया गया है कि मोटी प्लेट गर्मी के स्रोत और शीतलन द्रव के बीच गर्मी वर्तमान के बीच गर्मी वर्तमान को एक इष्टतम तरीके से संचालित करने के माध्यम से काफी सुधार कर सकती है।इस पद्धति के दो सबसे आकर्षक लाभ यह है कि कोई अतिरिक्त पंपिंग शक्ति और कोई अतिरिक्त गर्मी हस्तांतरण सतह क्षेत्र नहीं है, जो कि पंखों (विस्तारित सतहों) से काफी अलग है।
सिद्धांत =
हीट सिंक फ़ंक्शन को उच्च तापमान पर एक ऑब्जेक्ट से थर्मल एनर्जी (हीट) को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करके एक सेकंड ऑब्जेक्ट पर कम तापमान पर कम तापमान पर कम तापमान पर कार्य करता है। थर्मल ऊर्जा का यह तेजी से हस्तांतरण जल्दी से पहली ऑब्जेक्ट को थर्मल संतुलन में दूसरे के साथ लाता है, पहली ऑब्जेक्ट के तापमान को कम करता है, एक कूलिंग डिवाइस के रूप में हीट सिंक की भूमिका को पूरा करता है। एक हीट सिंक का कुशल कार्य पहली ऑब्जेक्ट से हीट सिंक तक थर्मल ऊर्जा के तेजी से हस्तांतरण पर निर्भर करता है, और दूसरी वस्तु के लिए हीट सिंक।
हीट सिंक का सबसे आम डिजाइन कई पंखों के साथ एक धातु उपकरण है। इसके बड़े सतह क्षेत्र के साथ संयुक्त धातु की उच्च तापीय चालकता के परिणामस्वरूप आसपास के, कूलर, हवा में थर्मल ऊर्जा का तेजी से हस्तांतरण होता है। यह हीट सिंक को ठंडा करता है और जो कुछ भी यह सीधे थर्मल संपर्क में है। तरल पदार्थों का उपयोग (उदाहरण के लिए रेफ्रिजरेशन में शीतलक) और थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री (कूलिंग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में) गर्मी सिंक में थर्मल ऊर्जा का अच्छा हस्तांतरण सुनिश्चित करता है। इसी तरह, एक प्रशंसक गर्मी सिंक से हवा में थर्मल ऊर्जा के हस्तांतरण में सुधार कर सकता है।
निर्माण और सामग्री =
एक हीट सिंक में आमतौर पर एक या एक से अधिक सपाट सतहों के साथ एक आधार होता है और हवा से संपर्क करने वाले हीट सिंक की सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए कंघी या फिन-जैसे प्रोट्रूशियंस की एक सरणी होती है, और इस प्रकार गर्मी विघटन दर में वृद्धि होती है। जबकि एक हीट सिंक एक स्थिर वस्तु है, एक प्रशंसक अक्सर हीट सिंक पर बढ़ी हुई एयरफ्लो प्रदान करके एक हीट सिंक को सहायता प्रदान करता है - इस प्रकार गर्मी की हवा को अधिक तेज़ी से बदलकर एक बड़ा तापमान ढाल बनाए रखता है, जो कि निष्क्रिय संवहन की तुलना में अधिक तेज़ी से प्राप्त होता है - यह एक मजबूर के रूप में जाना जाता है। -एयर | मजबूर-हवा प्रणाली।
आदर्श रूप से, गर्मी के सिंक एक अच्छे थर्मल कंडक्टर जैसे कि चांदी, सोना, तांबा या एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं। कॉपर और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भीतर इस उद्देश्य के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली सामग्री में से एक हैं। कॉपर (401 & nbsp; w/(m · k) 300 & nbsp; k) पर एल्यूमीनियम (237 & nbsp; w/(m · k) की तुलना में 300 & nbsp; k) की तुलना में काफी महंगा है, लेकिन एक थर्मल कंडक्टर के रूप में लगभग दो बार कुशल है। एल्यूमीनियम का महत्वपूर्ण लाभ है कि इसे आसानी से एक्सट्रूज़न द्वारा बनाया जा सकता है, इस प्रकार जटिल क्रॉस-सेक्शन संभव हो जाता है। एल्यूमीनियम भी तांबे की तुलना में बहुत हल्का है, जो नाजुक इलेक्ट्रॉनिक घटकों पर कम यांत्रिक तनाव प्रदान करता है। एल्यूमीनियम से बने कुछ हीट सिंक में एक ट्रेड ऑफ के रूप में कॉपर कोर होता है। हीट सिंक की संपर्क सतह (आधार) सपाट और चिकनी होनी चाहिए ताकि कूलिंग की आवश्यकता वाले ऑब्जेक्ट के साथ सबसे अच्छा थर्मल संपर्क सुनिश्चित किया जा सके। इष्टतम थर्मल संपर्क सुनिश्चित करने के लिए अक्सर एक थर्मल प्रवाहकीय तेल का उपयोग किया जाता है; ऐसे यौगिकों में अक्सर कोलाइडल चांदी होती है। इसके अलावा, एक क्लैम्पिंग तंत्र, शिकंजा, या थर्मल चिपकने वाला घटक पर कसकर गर्मी सिंक को पकड़ता है, लेकिन विशेष रूप से दबाव के बिना जो घटक को कुचल देगा।
प्रदर्शन =
हीट सिंक प्रदर्शन (मुक्त संवहन सहित, मजबूर संवहन, तरल ठंडा, और किसी भी संयोजन सहित) सामग्री, ज्यामिति और समग्र सतह गर्मी हस्तांतरण गुणांक का एक कार्य है।आम तौर पर, जबरन संवहन हीट सिंक थर्मल प्रदर्शन में हीट सिंक सामग्री की थर्मल चालकता को बढ़ाकर, सतह क्षेत्र को बढ़ाकर (आमतौर पर विस्तारित सतहों, जैसे कि पंख या फोम धातु) को जोड़कर और समग्र क्षेत्र गर्मी हस्तांतरण गुणांक में वृद्धि करके सुधार किया जाता है (आमतौर पर (आमतौर परद्रव वेग को बढ़ाकर, जैसे कि प्रशंसकों, पंपों, आदि को जोड़ना)।
उपन्यास अवधारणाओं, इंक। और www.heatsinkcalculator.com पर कंपनियों से ऑनलाइन हीट सिंक कैलकुलेटर[7] जबरन और प्राकृतिक संवहन हीट सिंक प्रदर्शन का सटीक अनुमान लगा सकते हैं।अधिक जटिल गर्मी सिंक ज्यामितीय के लिए, या कई सामग्रियों या कई तरल पदार्थों के साथ हीट सिंक, कम्प्यूटेशन फ्लुइड डायनेमिक्स (सीएफडी) विश्लेषण की सिफारिश की जाती है (इस पृष्ठ पर ग्राफिक्स देखें)।[citation needed]
संवहन हवा कूलिंग
यह शब्द गर्म हवा के संवहन धाराओं द्वारा डिवाइस कूलिंग का वर्णन करता है, जिसे कूलर हवा द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने वाले घटक की सीमाओं से बचने की अनुमति दी जाती है।चूंकि गर्म हवा आम तौर पर बढ़ती है, इस विधि को आमतौर पर आवरण के शीर्ष या किनारों पर वेंटिंग की आवश्यकता होती है जो प्रभावी होने के लिए होती है।
मजबूर हवा कूलिंग
यदि बाहर पंप किए जाने की तुलना में अधिक हवा को एक प्रणाली में मजबूर किया जा रहा है (प्रशंसकों की संख्या में असंतुलन के कारण), तो इसे 'सकारात्मक' एयरफ्लो के रूप में संदर्भित किया जाता है, क्योंकि यूनिट के अंदर का दबाव बाहर की तुलना में अधिक है।
एक संतुलित या तटस्थ एयरफ्लो सबसे कुशल है, हालांकि थोड़ा सकारात्मक एयरफ्लो कम धूल का निर्माण कर सकता है यदि ठीक से फ़िल्टर किया गया
हीट पाइप
एक हीट पाइप एक हीट ट्रांसफर डिवाइस है जो गर्म और ठंडे इंटरफेस के बीच तापमान में बहुत कम अंतर के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी के परिवहन के लिए दो-चरण कार्यशील द्रव या शीतलक के वाष्पीकरण और संक्षेपण का उपयोग करता है। एक विशिष्ट गर्मी पाइप में एक थर्मोकॉन्डक्टिव धातु जैसे कि तांबे या एल्यूमीनियम से बने सील खोखले ट्यूब होते हैं, और बाष्पीकरणकर्ता से कंडेनसर के लिए काम करने वाले तरल पदार्थ को वापस करने के लिए एक बाती होती है। पाइप में एक कामकाजी तरल पदार्थ (जैसे पानी, मेथनॉल या अमोनिया) के संतृप्त तरल और वाष्प दोनों होते हैं, अन्य सभी गैसों को बाहर रखा जाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स थर्मल प्रबंधन के लिए सबसे आम गर्मी पाइप में एक तांबे का लिफाफा और विक है, जिसमें काम करने वाले तरल के रूप में पानी होता है। कॉपर/मेथनॉल का उपयोग किया जाता है यदि गर्मी पाइप को पानी के ठंड के नीचे संचालित करने की आवश्यकता होती है, और एल्यूमीनियम/अमोनिया हीट पाइप का उपयोग अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉनिक्स कूलिंग के लिए किया जाता है।
हीट पाइप का लाभ गर्मी को स्थानांतरित करने में उनकी महान दक्षता है। गर्मी के पाइपों की थर्मल चालकता तांबे के विपरीत 100,000 w/m k के रूप में अधिक हो सकती है, जिसमें लगभग 400 w/m k की थर्मल चालकता होती है।[8]
पेल्टियर कूलिंग प्लेट्स
पेल्टियर कूलिंग प्लेट्स /ˈpɛlti.eɪ/ विद्युत प्रवाह को लागू करके बिजली के दो अलग -अलग कंडक्टरों के जंक्शन के बीच एक गर्मी प्रवाह बनाने के लिए पेल्टियर प्रभाव का लाभ उठाएं।[9] यह प्रभाव आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों और छोटे उपकरणों को ठंडा करने के लिए उपयोग किया जाता है।व्यवहार में, ऐसे कई जंक्शनों को श्रृंखला में व्यवस्थित किया जा सकता है ताकि आवश्यक हीटिंग या कूलिंग की मात्रा में प्रभाव बढ़ सके।
कोई चलती भाग नहीं हैं, इसलिए एक पेल्टियर प्लेट रखरखाव मुक्त है।इसकी अपेक्षाकृत कम दक्षता होती है, इसलिए थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैसे कि इन्फ्रा-रेड सेंसर के लिए किया जाता है, जिन्हें परिवेश के नीचे तापमान पर संचालित करने की आवश्यकता होती है।इन उपकरणों को ठंडा करने के लिए, पेल्टियर प्लेटों की ठोस राज्य प्रकृति उनकी खराब दक्षता से आगे निकल जाती है।थर्मोइलेक्ट्रिक जंक्शन आमतौर पर आदर्श कार्नोट चक्र रेफ्रिजरेटर के रूप में लगभग 10% कुशल होते हैं, जबकि पारंपरिक संपीड़न चक्र प्रणालियों द्वारा प्राप्त 40% की तुलना में।
सिंथेटिक जेट एयर कूलिंग
एक सिंथेटिक जेट का निर्माण भंवरों के एक निरंतर प्रवाह द्वारा किया जाता है जो एक उद्घाटन के दौरान संक्षिप्त इजेक्शन और हवा के सक्शन द्वारा बनाई जाती है जैसे कि शुद्ध द्रव्यमान प्रवाह शून्य है।इन जेट्स की एक अनूठी विशेषता यह है कि वे पूरी तरह से प्रवाह प्रणाली के काम करने वाले तरल पदार्थ से बनते हैं जिसमें वे तैनात किए जाते हैं, सिस्टम के लिए शुद्ध द्रव्यमान इंजेक्शन के बिना एक प्रणाली के प्रवाह के लिए एक शुद्ध गति का उत्पादन कर सकते हैं।
सिंथेटिक जेट एयर मूवर्स में कोई मूविंग पार्ट्स नहीं होते हैं और इस प्रकार रखरखाव मुक्त होते हैं।उच्च गर्मी हस्तांतरण गुणांक, उच्च विश्वसनीयता लेकिन कम समग्र प्रवाह दर के कारण, सिंथेटिक जेट एयर मूवर्स का उपयोग आमतौर पर चिप स्तर पर किया जाता है न कि ठंडा करने के लिए सिस्टम स्तर पर।हालांकि सिस्टम के आकार और जटिलता के आधार पर उनका उपयोग दोनों समय के लिए किया जा सकता है।[citation needed]
इलेक्ट्रोस्टैटिक द्रव त्वरण
एक इलेक्ट्रोस्टैटिक द्रव त्वरक (EFA) एक उपकरण है जो किसी भी चलती भागों के बिना हवा जैसे तरल पदार्थ को पंप करता है।घूर्णन ब्लेड का उपयोग करने के बजाय, एक पारंपरिक प्रशंसक के रूप में, एक EFA विद्युत क्षेत्र के अणुओं को आगे बढ़ाने के लिए एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता है।क्योंकि हवा के अणुओं को आम तौर पर न्यूट्रल रूप से चार्ज किया जाता है, ईएफए को पहले कुछ चार्ज किए गए अणु, या आयन, पहले।इस प्रकार द्रव त्वरण प्रक्रिया में तीन बुनियादी चरण हैं: आयन हवा के अणु, उन आयनों का उपयोग एक वांछित दिशा में कई और तटस्थ अणुओं को धक्का देने के लिए, और फिर किसी भी शुद्ध चार्ज को खत्म करने के लिए आयनों को हटा दें और बेअसर करें।
मूल सिद्धांत को कुछ समय के लिए समझा गया है, लेकिन केवल हाल के वर्षों में ईएफए उपकरणों के डिजाइन और निर्माण में विकास देखा गया है जो उन्हें व्यावहारिक और किफायती अनुप्रयोगों को खोजने की अनुमति दे सकते हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों के माइक्रो-कूलिंग में।
हाल के घटनाक्रम
हाल ही में, उच्च तापीय चालकता सामग्री जैसे सिंथेटिक डायमंड और बोरॉन आर्सेनाइड कूलिंग सिंक पर बेहतर कूलिंग प्रदान करने के लिए शोध किया जा रहा है।बोरोन आर्सेनाइड को गैलियम नाइट्राइड ट्रांजिस्टर के साथ उच्च तापीय चालकता और उच्च थर्मल सीमा चालन के साथ सूचित किया गया है और इस प्रकार हीरे और सिलिकॉन कार्बाइड कूलिंग प्रौद्योगिकियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन है।इसके अलावा, कुछ हीट सिंक का निर्माण वांछनीय विशेषताओं के साथ कई सामग्रियों से किया जाता है, जैसे कि चरण परिवर्तन सामग्री, जो संलयन की गर्मी के कारण ऊर्जा का एक बड़ा सौदा स्टोर कर सकते हैं।[citation needed]
इलेक्ट्रॉनिक्स का थर्मल सिमुलेशन
थर्मल सिमुलेशन इंजीनियरों को उपकरण के अंदर तापमान और एयरफ्लो का एक दृश्य प्रतिनिधित्व देते हैं।थर्मल सिमुलेशन इंजीनियरों को शीतलन प्रणाली को डिजाइन करने में सक्षम बनाता है;बिजली की खपत, वजन और लागत को कम करने के लिए एक डिजाइन का अनुकूलन करने के लिए;और यह सुनिश्चित करने के लिए थर्मल डिज़ाइन को सत्यापित करने के लिए कि उपकरण बनाए जाने पर कोई समस्या नहीं है।अधिकांश थर्मल सिमुलेशन सॉफ्टवेयर एक इलेक्ट्रॉनिक्स सिस्टम के तापमान और एयरफ्लो की भविष्यवाणी करने के लिए कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी तकनीकों का उपयोग करता है।
डिजाइन
थर्मल सिमुलेशन को अक्सर यह निर्धारित करने के लिए आवश्यक होता है कि डिजाइन की कमी के भीतर प्रभावी रूप से ठंडा घटकों को कैसे ठंडा किया जाए।सिमुलेशन बहुत प्रारंभिक चरण में और इलेक्ट्रॉनिक और यांत्रिक भागों के डिजाइन में उपकरणों के थर्मल डिजाइन के डिजाइन और सत्यापन को सक्षम बनाता है।स्टार्ट से थर्मल गुणों को ध्यान में रखते हुए थर्मल मुद्दों को ठीक करने के लिए अंतिम मिनट के डिजाइन परिवर्तन के जोखिम को कम करता है।
डिजाइन प्रक्रिया के हिस्से के रूप में थर्मल सिमुलेशन का उपयोग करना एक इष्टतम और अभिनव उत्पाद डिजाइन के निर्माण में सक्षम बनाता है जो विनिर्देश के लिए प्रदर्शन करता है और ग्राहकों की विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करता है।[10]
अनुकूलन
असीमित स्थान, बिजली और बजट होने पर लगभग किसी भी उपकरण के लिए एक शीतलन प्रणाली डिजाइन करना आसान है।हालांकि, अधिकांश उपकरणों में एक कठोर विनिर्देश होगा जो त्रुटि के लिए एक सीमित मार्जिन छोड़ देता है।प्रदर्शन या विश्वसनीयता से समझौता किए बिना बिजली की आवश्यकताओं, सिस्टम वजन और लागत भागों को कम करने के लिए एक निरंतर दबाव है।थर्मल सिमुलेशन अनुकूलन के साथ प्रयोग की अनुमति देता है, जैसे कि हीटसिंक ज्यामिति को संशोधित करना या एक आभासी वातावरण में प्रशंसक गति को कम करना, जो भौतिक प्रयोग और माप की तुलना में तेज, सस्ता और सुरक्षित है।
सत्यापित करें
परंपरागत रूप से, पहली बार उपकरण के थर्मल डिज़ाइन को सत्यापित किया जाता है, एक प्रोटोटाइप के निर्माण के बाद।डिवाइस को संचालित किया जाता है, शायद एक पर्यावरण कक्ष के अंदर, और सिस्टम के महत्वपूर्ण हिस्सों के तापमान को थर्मोकॉउल जैसे सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है।यदि किसी समस्या की खोज की जाती है, तो परियोजना में देरी होती है जबकि एक समाधान मांगा जाता है।एक पीसीबी या संलग्नक भाग के डिजाइन में बदलाव को इस मुद्दे को ठीक करने के लिए आवश्यक हो सकता है, जिसमें समय लगेगा और एक महत्वपूर्ण राशि का खर्च आएगा।यदि थर्मल सिमुलेशन का उपयोग उपकरण की डिजाइन प्रक्रिया के हिस्से के रूप में किया जाता है, तो एक प्रोटोटाइप के निर्माण से पहले थर्मल डिज़ाइन समस्या की पहचान की जाएगी।डिजाइन चरण में किसी समस्या को ठीक करना एक प्रोटोटाइप बनाने के बाद डिज़ाइन को संशोधित करने की तुलना में तेज और सस्ता दोनों है।
सॉफ्टवेयर
सॉफ्टवेयर टूल की एक विस्तृत श्रृंखला है जो इलेक्ट्रॉनिक्स के थर्मल सिमुलेशन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिसमें 6sigmaet, ANSYS 'ICEPAK और मेंटर ग्राफिक्स' फ्लॉथर्म शामिल हैं।
दूरसंचार वातावरण
दूरसंचार कमरे में उच्च गर्मी रिलीज उपकरणों को समायोजित करने के लिए थर्मल प्रबंधन उपाय किए जाने चाहिए। जेनेरिक सप्लीमेंटल/स्पॉट कूलिंग तकनीक, साथ ही उपकरण निर्माताओं द्वारा विकसित टर्नकी कूलिंग समाधान व्यवहार्य समाधान हैं। इस तरह के समाधान बहुत उच्च गर्मी रिलीज उपकरण को एक केंद्रीय कार्यालय में रख सकते हैं, जिसमें केंद्रीय एयर हैंडलर से उपलब्ध शीतलन क्षमता पर या उसके पास गर्मी घनत्व है।
Telcordia gr-3028 के अनुसार, दूरसंचार केंद्रीय कार्यालयों में थर्मल प्रबंधन, सबसे आम, आंतरिक रूप से आधुनिक दूरसंचार उपकरणों को ठंडा करने का तरीका कई उच्च गति वाले प्रशंसकों का उपयोग करके जबरन संवहन शीतलन बनाने के लिए है। यद्यपि भविष्य में प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष तरल कूलिंग पेश की जा सकती है, नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के वर्तमान डिजाइन को कूलिंग माध्यम के रूप में हवा को बनाए रखने की दिशा में तैयार किया गया है।[11] वर्तमान और भविष्य के थर्मल प्रबंधन समस्याओं को समझने के लिए एक अच्छी तरह से विकसित समग्र दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। एक तरफ अंतरिक्ष ठंडा, और दूसरे पर ठंडा करने वाले उपकरण, समग्र थर्मल चुनौती के दो पृथक भागों के रूप में नहीं देखा जा सकता है। एक उपकरण सुविधा के वायु-वितरण प्रणाली का मुख्य उद्देश्य वातानुकूलित हवा को इस तरह से वितरित करना है कि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण प्रभावी रूप से ठंडा हो। समग्र शीतलन दक्षता इस बात पर निर्भर करती है कि कैसे वायु वितरण प्रणाली उपकरण कक्ष के माध्यम से हवा को कैसे ले जाती है, कैसे उपकरण उपकरण फ्रेम के माध्यम से हवा को कैसे ले जाते हैं, और ये एयरफ्लो एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं। उच्च गर्मी-विघटन का स्तर उपकरण-कूलिंग और रूम-कूलिंग डिजाइन के एक सहज एकीकरण पर बहुत अधिक निर्भर करता है।
दूरसंचार सुविधाओं में मौजूदा पर्यावरणीय समाधानों की अंतर्निहित सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश परिपक्व केंद्रीय कार्यालयों में बड़े वायु वाहिनी प्रतिष्ठानों के लिए सीमित स्थान उपलब्ध है जो उच्च गर्मी घनत्व उपकरणों को ठंडा करने के लिए आवश्यक हैं। इसके अलावा, खड़ी तापमान ग्रेडिएंट जल्दी से विकसित होने के लिए एक ठंडा आउटेज होना चाहिए; यह कंप्यूटर मॉडलिंग और प्रत्यक्ष माप और टिप्पणियों के माध्यम से अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है। हालांकि पर्यावरण बैकअप सिस्टम जगह में हो सकते हैं, ऐसी स्थितियां हैं जब वे मदद नहीं करेंगे। हाल के एक मामले में, एक प्रमुख केंद्रीय कार्यालय में दूरसंचार उपकरण को गर्म कर दिया गया था, और एक झूठी धुआं अलार्म द्वारा शुरू किए गए पूर्ण शीतलन बंद द्वारा महत्वपूर्ण सेवाओं को बाधित किया गया था।
प्रभावी थर्मल प्रबंधन के लिए एक बड़ी बाधा है जिस तरह से गर्मी-रिलीज़ डेटा वर्तमान में रिपोर्ट किया गया है। आपूर्तिकर्ता आम तौर पर उपकरणों से अधिकतम (नेमप्लेट) गर्मी रिलीज निर्दिष्ट करते हैं। वास्तव में, उपकरण कॉन्फ़िगरेशन और ट्रैफ़िक विविधता के परिणामस्वरूप काफी कम गर्मी रिलीज संख्या होगी।
उपकरण कूलिंग कक्षाएं
जैसा कि gr-3028 में कहा गया है और हॉट रियर (वायरिंग) गलियारे, जहां कूल सप्लाई एयर को फ्रंट गलियारों तक पहुंचाया जाता है और रियर आइल से गर्म हवा को हटा दिया जाता है। यह योजना कई लाभ प्रदान करती है, जिसमें प्रभावी उपकरण शीतलन और उच्च थर्मल दक्षता शामिल हैं।
अधिकांश सेवा प्रदाताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक कमरे के शीतलन वर्ग में, उपकरण कूलिंग को हवा के सेवन और निकास स्थानों से लाभ होगा जो सामने के गलियारे से पीछे के गलियारे तक हवा को स्थानांतरित करने में मदद करते हैं। टॉप-रियर पैटर्न के लिए पारंपरिक फ्रंट-बॉटम, हालांकि, कुछ उपकरणों में अन्य एयरफ्लो पैटर्न के साथ बदल दिया गया है जो उच्च गर्मी घनत्व वाले क्षेत्रों में पर्याप्त उपकरण कूलिंग सुनिश्चित नहीं कर सकते हैं।
उपकरण-कूलिंग (ईसी) कक्षाओं में उपकरण (अलमारियों और अलमारियाँ) का एक वर्गीकरण कूलिंग एयर सेवन और गर्म हवा के निकास स्थानों के संबंध में उपकरण को वर्गीकृत करने के उद्देश्य से कार्य करता है, अर्थात, उपकरण एयरफ्लो योजनाओं या प्रोटोकॉल।
ईसी-क्लास सिंटैक्स एक लचीला और महत्वपूर्ण "सामान्य भाषा" प्रदान करता है। इसका उपयोग गर्मी-रिलीज़ टारगेट (एचआरटी) विकसित करने के लिए किया जाता है, जो नेटवर्क विश्वसनीयता, उपकरण और अंतरिक्ष योजना और बुनियादी ढांचा क्षमता योजना के लिए महत्वपूर्ण हैं। एचआरटी पर्यावरण और पर्यावरणीय आधारभूत मानदंडों की भौतिक सीमाओं को ध्यान में रखते हैं, जिसमें आपूर्ति एयरफ्लो क्षमता, उपकरण अंतरिक्ष में वायु प्रसार और वायु-वितरण/उपकरण इंटरैक्शन शामिल हैं। एचआरटीएस को विकसित करने के लिए उपयोग किए जाने के अलावा, ईसी वर्गीकरण का उपयोग उत्पाद शीट पर अनुपालन दिखाने, आंतरिक डिजाइन विनिर्देश प्रदान करने, या खरीद आदेशों में आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करने के लिए किया जा सकता है।
रूम-कूलिंग वर्गीकरण (आरसी-क्लास) समग्र उपकरण स्थान के तरीके को संदर्भित करता है वातानुकूलित (ठंडा) है। आरसी-क्लास का मुख्य उद्देश्य केंद्रीय कार्यालय वातावरण में विरासत और गैर-कानूनी रूम-कूलिंग योजनाओं या प्रोटोकॉल का एक तार्किक वर्गीकरण और विवरण प्रदान करना है। एचआरटी विकसित करने के लिए उपयोग किए जाने के अलावा, आरसी-क्लासिफिकेशन का उपयोग आंतरिक केंद्रीय कार्यालय डिजाइन विनिर्देशों या खरीद आदेशों में किया जा सकता है।
पूरक-कूलिंग कक्षाएं (एससी-क्लास) पूरक शीतलन तकनीकों का वर्गीकरण प्रदान करती हैं। सेवा प्रदाता पूरक के लिए पूरक/स्पॉट-कूलिंग समाधान का उपयोग करते हैं कूलिंग क्षमता (जैसे, "हॉट स्पॉट" की घटनाओं का इलाज करने के लिए) सामान्य द्वारा प्रदान की गई आरसी-क्लास द्वारा व्यक्त के रूप में कमरे-कूलिंग प्रोटोकॉल।
आर्थिक प्रभाव
दूरसंचार उपकरणों द्वारा ऊर्जा की खपत वर्तमान में केंद्रीय कार्यालयों में खपत कुल ऊर्जा के उच्च प्रतिशत के लिए जिम्मेदार है।इस ऊर्जा के अधिकांश को बाद में आसपास के उपकरण स्थान के लिए गर्मी के रूप में जारी किया जाता है।चूंकि अधिकांश शेष केंद्रीय कार्यालय ऊर्जा उपयोग उपकरण कक्ष को ठंडा करने के लिए जाता है, इसलिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ऊर्जा-कुशल बनाने का आर्थिक प्रभाव उन कंपनियों के लिए काफी होगा जो दूरसंचार उपकरणों का उपयोग और संचालन करते हैं।यह समर्थन प्रणालियों के लिए पूंजीगत लागत को कम करेगा, और उपकरण कक्ष में थर्मल स्थितियों में सुधार करेगा।
यह भी देखें
- एकीकृत सर्किट में हीट जनरेशन
- इलेक्ट्रॉनिक्स में थर्मल प्रतिरोध
- उच्च-शक्ति एल ई डी का थर्मल प्रबंधन
- थर्मल डिज़ाइन पावर
- गरम पाइप
- कंप्यूटर कूलिंग
- रेडिएटर
- सक्रिय शीतलन
संदर्भ
- ↑ Cengel, Yunus; Ghajar, Afshin (2015). Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications (PDF). McGraw Hill. pp. Chapter 15. ISBN 978-0073398181.
- ↑ "OSHA Technical Manual (OTM) - Section III: Chapter 4 - Heat Stress - Occupational Safety and Health Administration". www.osha.gov.
- ↑ "The Effect of Forced Air Cooling on Heat Sink Thermal Ratings" (PDF).
- ↑ 4 MATERIALS ISSUES - Materials for High-Density Electronic Packaging and Interconnection - The National Academies Press. 1990. doi:10.17226/1624. hdl:2060/19900017733. ISBN 978-0-309-04233-8.
- ↑ "Reed Switches - Electronics in Meccano". www.eleinmec.com.
- ↑ "Battery Thermal Management". www.mpoweruk.com.
- ↑ "Heat Sink Calculator: Online Heat Sink Analysis and Design". heatsinkcalculator.com.
- ↑ "Spot Cooling Heat Pipes - When to Use Heat Pipes, HiK™ Plates, Vapor Chambers, and Conduction Cooling". www.1-act.com.
- ↑ "Thermoelectric Technical Reference — Introduction to Thermoelectric Cooling". Ferrotec. Retrieved 30 April 2014.
- ↑ "Archived copy". Archived from the original on 2016-03-04. Retrieved 2015-08-27.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ↑ GR-3028-CORE, Thermal Management in Telecommunications Central Offices: Thermal GR-3028, Telcordia.
अग्रिम पठन
- Ogrenci-Memik, Seda (2015). Heat Management in Integrated circuits: On-chip and system-level monitoring and cooling. London, United Kingdom: The Institution of Engineering and Technology. ISBN 9781849199353. OCLC 934678500.
बाहरी संबंध
- "New Carbon Nanotube Sheets Claim World's Top Heat-Sink Performance". IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News (in English). 7 December 2017. Retrieved 2017-12-09.
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