Koellichaam:gedetailleerde informatie over koellichamen

De meest populaire vorm van warmtebeheer in moderne machines en technologie is het gebruik van een koellichaam. Koellichamen hebben bewezen betaalbare maar zeer effectieve elektronische apparatuur te zijn. Ondanks hun indrukwekkende functies hebben de meeste ingenieurs de neiging om het gebruik van dit onderdeel over het hoofd te zien om vermogensverlies te voorkomen.

In dit artikel wordt besproken hoe het koellichaam werkt en worden de twee soorten koellichamen geïntroduceerd.

Wat is een koellichaam?

Een heatsink is een elektronische component die voorkomt dat componenten op een printplaat door de verhoogde warmtecapaciteit frituren. Het is gemaakt van koude platen van materialen met een goede thermische geleidbaarheid.

Over het algemeen verhogen de componenten ervan en leiden de warmtestroom weg van een heet apparaat door het werkgebied te verbreden. Daarna zet het de vloeistof uit die door het verbrede gebied reist, waardoor de warmteafvoer wordt verhoogd.

(een koellichaam van een computer)

Hoe werkt het koellichaam?

Een dubbelzijdig koellichaam werkt door warmte weg te drijven van een belangrijk onderdeel in het koellichaam. Met name, afhankelijk van de configuraties van het koellichaam, heeft de werking vier basisstappen.

• Als de bron warmte genereert

Een bron is in dit geval een elektronisch systeem dat warmte genereert. Daarom moet deze warmte het systeem efficiënt laten functioneren. Gebruik dus een warmtespreider en warmtepasta voor efficiëntie van de warmteoverdracht. Een warmteverspreider verplaatst warmte van een geconcentreerd gebied naar het koellichaam.

(een passieve warmtewisselaar.)

• Wanneer u warmte verder van de warmtebronnen moet overbrengen

Gebruik in de eerste plaats heatpipes om dit proces uit te voeren. Zorg er echter voor dat u bij direct contact met elektrische componenten die warmte genereren een koellichaam of warmteverspreider aansluit.

De warmte die door deze elektrische componenten wordt gecreëerd, reist uiteindelijk in of rond de thermische verbinding. Daarna zal het koellichaam de warmte verder van de warmtebron afleiden door natuurlijke geleiding.

Het natuurlijke geleidingsproces kan echter alleen efficiënt zijn als de materialen van het koellichaam goed warmtegeleidend zijn. Daarom worden aluminium en koper veel gebruikt om de prestaties van het koellichaam te verbeteren.

(hittepasta op het koellichaam aanbrengen)

Als de warmte zich overal verspreidt, zakt het koellichaam

Door natuurlijke geleiding reist de gegenereerde warmte op natuurlijke wijze over een temperatuurgradiënt. Daarom verlaat deze warmte een gebied met hoge temperaturen naar lagere temperaturen.

• Als de warmte van het koellichaam weggaat

Deze stap hangt met name af van de aanwezige vloeistof en de temperatuurgradiënt van het koellichaam. Wanneer de vloeistof bijvoorbeeld over het oppervlak gaat, maakt deze gebruik van convectie en thermische diffusie. Als gevolg hiervan helpen deze twee processen om warmte af te voeren naar een omgevingsomgeving. Dan helpt de temperatuurgradiënt de warmte verder van het oppervlak af te drijven.

De temperatuur van de omgevingslucht moet te allen tijde koeler zijn dan het koellichaam. Zo niet, dan vindt er geen convectie of thermische gradiënt plaats. Deze stap maakt gebruik van het oppervlak. Bijgevolg zorgt een groter oppervlak voor convectie en thermische diffusie.

(een close-up van een overgedrukte printplaat met een aluminium koellichaam)

Type koellichaam

• Passieve koellichamen

Deze apparaten zijn sterk afhankelijk van natuurlijke convectie. Natuurlijke convectie zal echter alleen optreden als er een actieve luchtstroom in het systeem is. Het koellichaam heeft geen controlesystemen of een extern voedingssysteem nodig om de hete lucht weg te drijven.

Gewoonlijk hebben systeemapparaten niet altijd luchtstroom. Dit koellichaam heeft dus lagere thermische prestaties dan een actief koellichaam, vooral wanneer het apparaat overmatige hitte heeft die moet worden weggedreven maar geen luchtstroom heeft.

• Actief koellichaam

Dit koellichaam maakt gebruik van externe koelomstandigheden om de vloeistofstroom over het hete oppervlak in elektronische systemen te vergroten. Wanneer een ventilator bijvoorbeeld draait, stuurt deze lucht over een koellichaam van aluminiumschuim. Dus de onverwarmde lucht dwingen om over het oppervlak te reizen. Daarom verhoogt het de thermische gradiënt en zorgt het voor een efficiënte koeling door meer warmte het systeem te laten verlaten.

(een aluminium computerkoellichaam)

Wat is het meest efficiënte koellichaam?

Een vlakke koelvin gemaakt van aluminium of een aluminium substraat wordt het meest gebruikt. Aluminium heeft eigenschappen die het de beste keuze maken in vergelijking met koperen platen of zilveren koellichamen. Deze functies omvatten; gemakkelijke kneedbaarheid, betaalbaar, corrosie- en elektrische weerstand, uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid en minder gewicht.

(aluminium CPU-koellichamen.)

Een korte introductie tot het aluminiumsubstraat.

Een aluminiumsubstraat is gewoon een aluminiumlegering. Hoewel aluminium zonder enige coating een uitstekende corrosieweerstand vertoont, bieden lagen soms extra bescherming in geselecteerde thermische omgevingen. Bovendien verbetert het coaten van aluminium met geavanceerde materialen zoals zilver de thermische geleidbaarheid en esthetiek. Daarom is het essentieel voor elektronische systemen met veel warmtecapaciteit.

(foto toont zowel aluminium als koperen koellichamen.)

Een aluminium koellichaam gebruiken

• Aluminium robotchassis

Een robotchassis bevat alle elektrische componenten die de robot nodig heeft. Daarom moeten al deze componenten zo licht mogelijk zijn. Met name een batterij die de robot van stroom voorziet en warmte genereert tussen de componenten in de elektrische ontwerpdetails. Daarom heb je een koellichaam nodig om de hitte te verminderen.

• Raspberry Pi

Een Raspberry Pi werkt onder normale omstandigheden goed vanwege de softwarebeperking die alles onder veilige werktemperaturen houdt. Dit is natuurlijk zonder de betrokkenheid van de prestaties van het koellichaam. Als u echter overklokt of aangepaste software gebruikt, is een kwaliteitskoellichaam nodig voor het elektrische circuit.

Gewoonlijk veroorzaakt overklokken prestatieverlies van het apparaat als gevolg van warmteafvoer. Daarom helpt het plaatsen van een koellichaam over of in de buurt van de elektronische component die overmatige hitte produceert, om de throttling te verminderen.

(close-up van een koperen koellichaam)

Samenvatting

Een koellichaam heeft uitstekende eigenschappen waardoor het een gebruiksvriendelijk, betrouwbaar elektronisch onderdeel is. We hopen dat dit artikel alles heeft besproken wat u moet weten over een koellichaam.

Als je meer wilt weten, neem dan contact met ons op!