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1. Conduction thermique - optimiser la résistance à la propagation de la chaleur du radiateur
Lorsqu’un dissipateur thermique est fixé à un composant électronique, le transfert de chaleur de l’intérieur de l’appareil vers le radiateur et le transfert de chaleur à l’intérieur du radiateur appartiennent à la conduction thermique. La conduction thermique dans le transfert de chaleur classique peut être décrite par la formule de conduction thermique de Fourier :
La formule ci-dessus montre que la conductivité thermique et la section efficace thermique sont deux variables clés qui affectent l’efficacité du transfert de chaleur en conduction thermique.
Parmi les métaux courants, les alliages d’aluminium et les alliages de cuivre ont une meilleure conductivité thermique et des performances économiques complètes. Par conséquent, les dissipateurs thermiques courants sont principalement dissipateur thermique en extrusion d’aluminium et Dissipateur thermique en cuivre.
2. Transfert de chaleur par convection améliorant l’efficacité du transfert de chaleur par convection
Une fois que la chaleur des composants est transférée au radiateur par conduction thermique, il est nécessaire de transférer le radiateur de chaleur à l’environnement par convection et échange de chaleur par rayonnement pour compléter la dissipation thermique. La méthode d’échange de chaleur entre les ailettes du radiateur et l’air ambiant est l’échange de chaleur par convection. Regardons d’abord la loi de refroidissement de Newton utilisée pour décrire le transfert de chaleur par convection :
De toute évidence, en augmentant la surface de transfert de chaleur par convection, le transfert de chaleur peut être directement amélioré. Cependant, l’augmentation de la surface de transfert de chaleur signifie généralement que le radiateur doit être de plus grande taille, ce qui entraîne à son tour une augmentation de la taille globale du produit. Ce qui n’est pas conforme à la tendance des produits électroniques de plus en plus compacts. De plus, dans la plupart des cas, l’augmentation du radiateur signifie également l’augmentation du coût de la dissipation thermique. Lorsque l’espace est donné, l’augmentation de la surface de dissipation thermique doit également tenir compte de la résistance au vent du système, car le radiateur fin augmente la surface de dissipation thermique tout en augmentant la résistance au vent, ce qui affecte le flux d’air interne, réduisant ainsi le coefficient de transfert de chaleur par convection. Un phénomène conventionnel suffit à expliquer la relation entre la densité des ailettes et la résistance au vent : la densité des ailettes du radiateur des produits refroidis par air forcé est généralement supérieure à celle des produits de dissipation thermique naturelle.
En plus de simplement modifier l’espacement des dents du radiateur pour obtenir un coefficient de transfert de chaleur par convection plus élevé, les dents cassées, les dents hélicoïdales et les dents fleuries du radiateur sont toutes des compromis entre la surface de dissipation de chaleur et le coefficient de transfert de chaleur par convection. Optimisez l’effet de dissipation de la chaleur en réduisant la résistance au vent et l’effet de l’inhalation d’air froid dans l’espace.
Dans les produits au niveau système, l’optimisation de la combinaison de Conception du dissipateur thermique, la sélection du ventilateur et la conception des conduits d’air sont assez compliquées. Lorsqu’il y a plusieurs points de chauffage, plusieurs dissipateurs thermiques et plusieurs ventilateurs, les composants doivent coopérer les uns avec les autres pour utiliser efficacement le volume d’air du système, affaiblir l’effet de cascade entre les points chauds et obtenir la combinaison de conception optimale.
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