Optimalkan Desain Heat Sink Anda:Prinsip dan Empat Tips Praktis

Meningkatnya permintaan untuk elektronik berkinerja tinggi telah menyebabkan produksi elektronik canggih dengan mikroprosesor yang cepat dan kepadatan transistor yang tinggi. Modifikasi teknologi pada komponen elektronik tersebut telah mengakibatkan peningkatan beban panas selama operasi. Oleh karena itu, sistem manajemen termal yang menampilkan desain heat sink yang tepat sangat ideal untuk memastikan kinerja elektronik yang optimal.

Untuk mencegah kegagalan sistem elektronik dan menjamin pembuangan panas yang efisien, heat sink ideal untuk memberikan efek pendinginan pada elektronik. Oleh karena itu, dalam artikel ini, kami akan menjawab pertanyaan:bagaimana cara kerja heat sink? Kami juga akan mengeksplorasi pentingnya unit pendingin, dasar-dasar desain unit pendingin, dan cara mengoptimalkan desain unit pendingin untuk kinerja elektronik yang optimal. Mari selami.

Dasar-dasar Desain Heat Sink

Heat sink adalah komponen mekanis yang digunakan dalam perangkat elektronik untuk mencegah komponen listrik yang terlalu panas dengan memberikan pendinginan tambahan. Ini menghilangkan panas dari komponen listrik, biasanya transistor daya, ke lingkungan sekitarnya. Lingkungan ini paling sering merupakan media fluida suhu rendah seperti udara atau cairan pendingin.

Heat sink biasanya ada di transistor atau prosesor. Pabrikan memasangkannya dengan kipas built-in untuk menghilangkan energi dari elektronik. Namun, tidak semua unit pendingin memiliki koneksi ke kipas. Yang dilengkapi kipas angin disebut “Heat Sink Aktif”, dan yang tidak dilengkapi pendingin disebut “Heat Sink Pasif”.

Pentingnya Menggunakan Heat Sink

Sebuah heat sink penting di sebagian besar produk elektronik karena kemampuannya untuk mencegah komponen listrik yang terlalu panas. Oleh karena itu, perangkat akan dapat bekerja pada suhu yang ditentukan. Di bawah ini adalah alasan lain mengapa heat sink itu penting.

• Pemeliharaan Energi Panas

Unit pendingin mempertahankan energi panas yang dikontrol perangkat elektronik dengan mentransfer panas dari elemen sirkuit elektronik ke lingkungan.

• Meningkatkan Keandalan Elektronik

Heat sink meningkatkan keandalan perangkat elektronik karena mencegah kegagalan komponen berdasarkan fungsinya.

• Ini Juga Memberikan Panas

Heat sink menyediakan panas jika terjadi penurunan suhu di dalam sirkuit listrik.

Berdasarkan kepentingan tersebut, heat sink sekarang menjadi komponen penting dari banyak perangkat elektronik. Misalnya, mereka adalah bagian dari unit pemrosesan pusat komputer.

Aplikasi

Heat sink memiliki berbagai aplikasi, terutama pada perangkat elektronik. Alasannya adalah bahwa perangkat ini menghasilkan panas dalam jumlah besar selama operasi, dan mereka tidak dapat mengatur suhunya. Panas yang dihasilkan ini dapat memengaruhi kinerja semikonduktor di dalam perangkat elektronik. Oleh karena itu, mengakibatkan kegagalan komponen dan akhirnya kerusakan perangkat.

Menganalisis kinerja termal setiap perangkat elektronik adalah tugas. Oleh karena itu desain heat sink adalah untuk memberikan pendinginan tambahan ke perangkat ini dengan membuang panas ke sekitarnya dari komponen listrik seperti dioda, regulator tegangan, transistor, dan sirkuit terpadu.

Faktor dan Tip dalam Desain Heat Sink

Disipasi efektif energi panas oleh heat sink sangat tergantung pada desainnya. Sebagai penukar panas pasif, desain heat sink harus memungkinkan perpindahan panas yang mudah ke lingkungannya. Proses perpindahan panas ini biasanya secara konduksi, konveksi, atau radiasi. Terkadang, ini adalah kombinasi dari ketiga metode perpindahan panas ini. Untuk konstruksi heat sink yang efisien, ada banyak faktor yang perlu dipertimbangkan. Di bawah ini adalah penjelasan tentang faktor-faktor penting yang harus Anda sertakan sebelum mempelajari cara membuat unit pendingin.

Resistensi Termal

Resistansi termal mengacu pada resistensi terhadap aliran panas antara semikonduktor dan sekitarnya. Lingkungan dapat berupa udara sekitar atau cairan pendingin.

Menentukan resistansi termal suatu perangkat penting dalam pemilihan heat sink. Ini karena jalur untuk pembuangan panas harus memiliki resistansi termal yang cukup besar. Ini, pada gilirannya, akan menentukan seberapa cepat perpindahan panas terjadi. Resistensi termal memastikan efisiensi heat sink karena menunjukkan apakah ada penurunan suhu.

Bahan yang Digunakan dalam Desain Panas

· Bahan Pendingin

Kebanyakan heat sink berasal dari paduan Aluminium dan Tembaga karena sangat konduktif. Aluminium lebih murah, dan sangat ideal berdasarkan keuletannya yang membuatnya mudah untuk mendesainnya untuk membuat heat sink. Ada bahan lain. Misalnya, tembaga, karena konduktivitas termal dan ketahanan korosinya yang tinggi, biasanya merupakan bagian dari desain heat sink. Namun, aluminium adalah bahan yang paling dominan. Kombinasi ini telah terbukti lebih efektif dan dapat digunakan dalam modul Anda untuk konstruksi heat sink.

· Materi Antarmuka

Bahan antarmuka termal adalah bahan yang membentuk ruang antara unit pendingin. Itu biasanya udara. Namun, beberapa produsen menggunakan bahan lain seperti mika. Bahan antarmuka termal menurunkan ketahanan termal perangkat elektronik dan memastikan transfer energi panasnya cepat.

Panas yang dihasilkan oleh perangkat adalah penjumlahan dari pembangkitan panas komponennya. Karena komponen memiliki ketahanan termal yang bervariasi, tidak mudah untuk menjamin pembuangan panas yang efektif. Untuk menjamin aliran panas yang efektif dari perangkat elektronik, minimalkan hambatan termal. Hal ini dimungkinkan dengan memasukkan bahan antarmuka termal.

Bentuk dan Susunan Sirip

Disipasi panas yang efisien dari perangkat ke media pendingin juga tergantung pada pengaturan sirip. Desain heat sink biasanya menampilkan sirip yang disolder selama konstruksi heat sink. Orientasi sirip ini adalah untuk menyediakan area permukaan yang memungkinkan udara melewati heat sink. Oleh karena itu, mereka sangat penting dalam proses pendinginan.

Oleh karena itu, efisiensi sirip heat sink bergantung pada bentuk sirip dan Anda harus mempertimbangkannya untuk memastikan konveksi panas yang efektif dari perangkat elektronik dan, pada gilirannya, menjamin pendinginan perangkat dan heat sink.

Metode Pemasangan Heat Sink

Efektivitas heat sink akan meningkat dengan memilih metode pemasangan yang sesuai. Proses pemilihan ini harus mempertimbangkan persyaratan termal dan mekanis perangkat sebelum memutuskan metode pemasangan mana yang paling sesuai.

Meskipun ada banyak metode untuk memasang unit pendingin ke perangkat elektronik. Metode umum adalah:

– Pita Termal.

– Klip Kawat

– Klip Plastik.

– Pin Dorong.

– Sekrup Pegas.

Desain Heat Sink Kalkulator Resistansi Termal

Merancang heat sink juga dilengkapi dengan pemahaman beberapa perhitungan yang berkaitan dengan ketahanan termal. Persamaan di bawah ini digunakan untuk menghitung Tahanan Panas Termal (R_hs )

R_hs =(T_j -T_mb /P) – (R_th-jc ) – R_antarmuka

T_j :Suhu sambungan maksimum perangkat dalam 0C.

R_th-jc :Sambungan ke casing tahan panas

T_amb :Suhu udara sekitar 0C.

P:Panas yang hilang dari sumber panas

R_antarmuka :Resistansi material antarmuka termal

R_antarmuka =(t_int /L_s x W_s x k_antarmuka )

t_antarmuka :Ketebalan bahan antarmuka termal

k_antarmuka :Konduktivitas termal bahan antarmuka

L_s :Panjang sumber panas

K :Lebar sumber panas

Mengetahui perhitungan datang dengan pemahaman di atas. Oleh karena itu, akan mudah untuk memasukkan parameter tersebut dalam desain heat sink untuk mendapatkan ketahanan panas termal lebih besar dari suhu operasi tertinggi semikonduktor. Selain itu, dari persamaan tersebut, Anda dapat menghitung dimensi optimal unit pendingin sehingga Anda akan memiliki suhu sumber panas terendah.

Kesimpulan

Heat sink sangat penting karena desain heat sink disusun dengan hati-hati untuk menjamin kinerja yang efektif. Oleh karena itu, banyak hal yang harus dipertimbangkan. Artikel ini berbicara tentang faktor-faktor yang dapat membantu dalam desain heat sink. Ini juga menjawab pertanyaan seperti bagaimana cara kerja heat sink dan tips untuk disertakan dalam panduan desain Anda.

Dengan pengetahuan ini, Anda dapat mengoptimalkan desain heat sink Anda untuk kinerja yang lebih baik. Apakah Anda menginginkan desain heat sink terbaik dengan harga murah? Maka Anda harus memanfaatkan layanan kami. Konsultasikan dengan tim dukungan kami untuk saran manufaktur. Jika Anda sudah memiliki file CAD, unggah sekarang untuk mendapatkan penawaran instan untuk desain Anda.

FAQ

Berapa banyak heat sink yang saya perlukan untuk sebuah proyek?

Penggunaan heat sink tidak boleh ditentukan secara acak. Setiap proyek adalah unik, dan dengan demikian, jumlah heat sink yang akan digunakan akan sangat bergantung pada ukuran proyek Anda. Juga, pertimbangkan faktor desain unit pendingin yang tercantum di atas

Apakah ada bahan alternatif untuk produksi heat sink?

Selain penggunaan paduan tembaga-aluminium dalam produksi heat sink, ada terobosan dalam penggunaan aluminium yang dikombinasikan dengan bahan yang berasal dari karbon. Bahan turunan karbon ini memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada tembaga, dan perpaduannya dengan aluminium, yang ulet, menjadikannya alternatif yang sempurna. Bahan komposit grafit alam juga telah digunakan. Namun, heat sink aluminium dan tembaga konvensional telah terbukti berkinerja lebih baik daripada alternatifnya.