Radiatorius: tipai, medžiagos ir gamybos metodai

Radiatorius perkelia šilumą nuo elektroninių komponentų į orą, išlaikydamas juos saugiose temperatūros ribose. Jo veikimas priklauso nuo aušinimo stiliaus, medžiagos, peleko formos, gamybos būdo ir montavimo. Šiame straipsnyje paaiškinami radiatorių tipai, pažangūs barstytuvai, PCB parinktys ir montavimo būdai bei pateikiama aiški informacija apie kiekvieną temą.

Radiatoriaus apžvalga

Radiatorius galima sugrupuoti keliais būdais, atsižvelgiant į jų struktūrą, aušinimo būdą, medžiagą ir montavimo vietą. Supratus šias grupes, lengviau pasirinkti radiatorių, atitinkantį grandinės ar sistemos aušinimo poreikius.

Standartiniai klasifikavimo metodai apima:

• Aušinimo būdas - pasyvus arba aktyvus

• Gamybos procesas - presuotas, štampuotas, skifed ir kt.

• Pelekų geometrija - tiesi, kaištis, platėjanti

• Šilumos transportavimo stiprinimas - šilumos vamzdis, garų kamera

• Integracijos lygis - montuojamas ant PCB arba važiuoklės lygio

Pasyvus ir aktyvus aušintuvų aušinimas 

• Pasyvūs radiatoriai priklauso nuo natūralaus oro srauto, todėl jie yra tylūs ir paprasti, tačiau reikia didesnio dydžio ar daugiau pelekų, kad pašalintų tą patį šilumos kiekį.

• Aktyvūs radiatoriai naudoja ventiliatorių, kuris stumia orą per pelekus, todėl jie gali atlaikyti didesnę šilumą mažesnėje erdvėje, tačiau kelia triukšmą ir priklauso nuo to, ar ventiliatorius išliks švarus ir tinkamai veiks.

Įprastos radiatorių medžiagos

• Aliuminis pasižymi vidutiniu šilumos laidumu ir mažu svoriu, todėl jis naudojamas standartiniams radiatoriams daugelyje elektroninių gaminių.

• Varis pasižymi didesniu šilumos laidumu ir greičiau paskleidžia šilumą, tačiau yra sunkesnis ir kainuoja daugiau nei aliuminis.

• Hibridiniai radiatoriai vienoje konstrukcijoje naudoja varį ir aliuminį, kad pagerintų šilumos sklaidą kritinėse vietose, tuo pačiu kontroliuojant bendrą svorį ir išlaidas.

Radiatoriaus pelekų formos ir oro srauto atitikimas 

Pelekų forma ir kryptis stipriai veikia tai, kaip oras juda per radiatorių ir kaip gerai jis pašalina šilumą. Skirtingos pelekų geometrijos geriau veikia su specifiniais oro srauto modeliais, tokiais kaip oro srautas iš ventiliatoriaus arba natūralus oro srautas. Tinkamo peleko tipo pasirinkimas padeda išlaikyti sklandų oro srautą ir pagerinti bendrą aušinimo efektyvumą.

Radiatorių gamybos metodai ir konstrukciniai tipai

Presuoto aliuminio radiatoriai 

Presuoti radiatoriai gaminami priverčiant įkaitintą aliuminį per formos štampą, kad susidarytų ilgas gabalas su pelekais. Tada profilius galima supjaustyti iki reikiamo ilgio. Šis metodas "Radiatorių klasifikacija: tipai, medžiagos ir gamybos metodai" naudojamas, nes jis palaiko daugelį standartinių formų ir išlaiko gamybos sąnaudas valdomas mažos ir vidutinės galios lygiuose.

• Vientisa konstrukcija su pelekais ir pagrindu

• Geras mechaninis atsparumas montuojant ir tvarkant

• Puikiai tinka mažos ir vidutinės galios darbams

• Ribota galimybė sukurti trapius pelekus ar labai sudėtingas formas

Štampuoti metaliniai radiatoriai

Štampuoti radiatoriai gaminami iš plonų metalinių lakštų, kurie supjaustomi ir formuojami naudojant štampavimo įrankius. Pelekai ir pagrindas yra suformuoti iš vieno lakšto, išlaikant konstrukciją lengvą ir kompaktišką. Šio tipo radiatoriai dažnai naudojami ten, kur erdvė yra ribota ir reikia pašalinti tik nedidelį šilumos kiekį.

• Suformuota iš plono metalo lakšto, naudojant štampavimo įrankius

• Lengva konstrukcija su santykinai mažomis medžiagų sąnaudomis

• Tinka didelės apimties kompaktiškų radiatorių gamybai

• Užtikrina mažesnį paviršiaus plotą ir mažesnį aušinimo našumą nei storesni pelekai

Liejami metaliniai radiatoriai 

Liejimo radiatoriai gaminami priverčiant išlydytą metalą į formą, kur jis atvėsta ir sukietėja iki galutinės formos. Šis procesas gali sukurti išsamius pelekų modelius ir įmontuotas tvirtinimo ar išlyginimo funkcijas iš vieno gabalo. Jis dažnai naudojamas, kai reikalinga konkreti forma ir kai radiatorius turi tvirtai priglusti prie kitų mechaninių dalių.

• Naudoja išlydytą metalą, įpurškiamą į formą, kad suformuotų radiatorių

• Palaiko sudėtingus pelekų išdėstymus ir įmontuotas mechanines savybes

• Puikiai tinka konstrukcijoms, kuriose radiatorius yra korpuso ar korpuso dalis

• Reikalauja didesnių įrankių sąnaudų, todėl praktiškiausia vidutinėms ir didelėms gamybos apimtims

Klijuotos radiatorių konstrukcijos

Klijuojami radiatoriai statomi pritvirtinant atskirus pelekus prie tvirto pagrindo, naudojant litavimą, litavimą ar kitą klijavimo būdą. Šis metodas leidžia supakuoti daugiau pelekų į tą patį pėdsaką, o tai padidina bendrą šilumos perdavimo paviršiaus plotą, palyginti su daugeliu standartinių ekstruzinių profilių. Klijuotų pelekų dizainas dažnai pasirenkamas, kai ribotoje erdvėje reikia didesnio aušinimo našumo.

• Palaiko didesnį pelekų tankį nei įprasti ekstruziniai radiatoriai

• Tarpai tarp pelekų, aukštis ir storis gali būti reguliuojami pagal oro srautą ir galios lygį

• Klijavimo jungtys suteikia nedidelę šiluminę varžą, palyginti su vientisais pelekais

Skived-Fin radiatoriaus dizainas 

Skived-fin radiatoriai gaminami iš tvirto metalinio bloko, skutant plonus medžiagos sluoksnius ir sulenkiant juos, kad susidarytų pelekai. Kadangi pelekai yra suformuoti iš to paties metalo gabalo kaip ir pagrindas, tarp jų nėra atskirų jungčių. Šis metodas leidžia daugeliui plonų pelekų tilpti į nedidelį plotą, padidinant bendrą šilumos perdavimo paviršiaus plotą ir leidžiant stipriai aušinti ankštose vietose.

• Pelekai supjaustomi ir sulenkiami iš vieno vientiso metalo bloko

• Užtikrina didelį pelekų paviršiaus plotą ir kompaktišką plotą

• Puikiai veikia ten, kur erdvė yra ribota, bet šilumos šalinimo poreikis yra didesnis

Šaltai kaltos radiatorių konstrukcijos

Šaltai kalti radiatoriai gaminami spaudžiant metalą į formos štampą esant aukštam slėgiui kambario temperatūroje arba šiek tiek virš jo. Šis procesas suformuoja pagrindą ir susilieja į vieną vientisą gabalą, padedantį išlaikyti tvirtą konstrukciją ir pagerinant šilumos perdavimą tarp pagrindo ir pelekų. Šaltasis kalimas puikiai tinka kompaktiškoms formoms, įskaitant tankius smeigtukus ar radialinius išdėstymus, kuriuos reikia gerai aušinti mažoje erdvėje.

• Suformuoja radiatorių aukštu slėgiu įspaudžiant metalą į formą

• Vientisa konstrukcija suteikia didelį tvirtumą ir gerą šiluminį kontaktą

• Puikiai tinka kompaktiškiems, didelės galios išdėstymams, pvz., smeigtukams ar radialiniams dizainams

• Reikalauja sudėtingų įrankių ir yra ekonomiškiausias dideliems gamybos kiekiams

Šilumos vamzdžių ir garų kameros radiatoriai

Šilumos vamzdžių radiatorių konstrukcijos

Šilumos vamzdžių radiatoriai sujungia metalinį pagrindą ir pelekus su vienu ar keliais sandariais vamzdžiais, kuriuose yra nedidelis kiekis darbinio skysčio. Kaitinant pagrindą, skystis karštame gale sugeria šilumą ir išgaruoja. Garai juda išilgai vamzdžio į vėsesnę pelekų sritį, kur jie kondensuojasi atgal į skystį ir išskiria šilumą į pelekus. Vamzdžio viduje esanti dagtis ar panaši struktūra grąžina skystį į karštąjį galą, todėl ciklas kartojasi ir greitai pašalina šilumą nuo karštojo taško.

• Naudokite sandarius vamzdžius su darbiniu skysčiu, kad šiluma būtų perkelta iš pagrindo į pelekų sritį

• Padėkite valdyti karštuosius taškus paskirstant šilumą didesniame paviršiuje

• Leiskite pelekus pastatyti tam tikru atstumu nuo šilumos šaltinio, tuo pačiu efektyviai jį vėsindami

• Priklauso nuo nuolatinio garavimo ir kondensato vamzdžio viduje, kad būtų galima efektyviai transportuoti šilumą

Garų kameros radiatorių dizainas

Garų kameros radiatoriuose naudojama plokščia, sandari plokštė, kurios viduje yra nedidelis skysčio kiekis. Šiluma priverčia skystį išgaruoti, pasklisti kaip garai ir kondensuotis vėsesnėse vietose. Tai greitai paskirsto šilumą per pagrindą, kol ji pasiekia pelekus.

• Plokščia kamera paskirsto šilumą per platų pagrindą

• Padeda išlaikyti tolygesnę pagrindo temperatūrą

• Sumažina karštąsias vietas ir pagerina pelekų efektyvumą

PCB radiatoriai ir plokštės savybės 

• Prisegami radiatoriai pritvirtinami prie TO-220 ir panašių pakuočių, kad pašalintų šilumą nuo įrenginio.

• Maži SMD radiatoriai montuojami ant paviršiaus montuojamų dalių, kad pagerintų vietinį aušinimą perpildytose plokštėse.

• Šiluminiai kanalai ir platūs vario plotai ant PCB padeda paskleisti šilumą iš detalės į plokščių sluoksnius.

• Šie metodai naudingi, kai netoliese nėra važiuoklės radiatoriaus, o komponentas turi būti atvėsintas būnant ant lentos.

Įprasti radiatoriaus montavimo būdai

Išvada 

Radiatoriai gali atrodyti paprasti, tačiau jų aušinimo galimybes lemia daugybė susijusių pasirinkimų. Aušinimo būdas, medžiaga, pelekų geometrija ir konstrukcijos metodas nustato pagrindinį našumą, dydį ir kainą. Papildomos funkcijos, tokios kaip šilumos vamzdžiai, garų kameros, PCB vario sritys ir tvirtas montavimas, pagerina šilumos srautą, kai trūksta vietos ar galios. Kartu šie veiksniai padeda išlaikyti grandines saugiose temperatūros ribose ir palaiko patikimas, stabilias šilumines savybes laikui bėgant.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1 klausimas. Kas yra radiatoriaus šiluminė varža?

Radiatoriaus šiluminė varža yra temperatūros padidėjimas °C kiekvienam galios vatui (°C/W). Mažesnė vertė reiškia geresnį aušinimą.

2 klausimas. Kaip aplinkos temperatūra veikia radiatorių?

Dėl aukštesnės aplinkos temperatūros radiatorius ir įrenginys veikia karštiau. Kad prietaiso temperatūra būtų tokia pati, reikia didesnio oro srauto arba geresnio radiatoriaus.

3 klausimas. Ar radiatoriaus spalva turi įtakos aušinimui?

Spalva mažai veikia aušinimą. Pelekų plotas, oro srautas ir medžiagų pasirinkimas yra daug svarbesni.

4 klausimas. Kas yra šiluminės sąsajos medžiaga (TIM)?

TIM yra plonas, šilumai laidus sluoksnis tarp prietaiso ir radiatoriaus, kuris užpildo mažus tarpus ir pagerina šilumos srautą.

5 klausimas. Kodėl radiatoriaus orientacija yra svarbi pasyviame aušinime?

Pasyvaus aušinimo metu šiltas oras pakyla. Vertikalūs pelekai su aiškiu keliu į viršų leidžia orui lengviau tekėti ir pagerina aušinimą.

6 klausimas. Kaip laikui bėgant išlaikyti gerą radiatoriaus veikimą?

Pašalinkite dulkes nuo pelekų ir ventiliatorių ir įsitikinkite, kad spaustukai, kaiščiai ar varžtai laikosi tvirtai, kad kontaktas ir oro srautas išliktų geri.