電子機器の熱抵抗を下げる方法

機器の高性能化とコンパクト化に伴い、さまざまな業界のエンジニアが電子製品の熱管理に絶え間ない努力を続けています。ファン、液体クーラー、熱伝導チューブなどの高温熱伝導デバイスを通じて熱エネルギーを奪うことができる創造的なソリューションは数多くありますが、デバイス自体も熱性能を根本的に最適化するために多くの進歩を遂げています。

動作温度:

IOT 機器、医療ツール、産業用センサー デバイスなどの最終製品を設計する場合、ほぼすべてのデバイスがパラメータとして最大周囲動作温度を考慮します。最大周囲温度は、機器の性能が許容基準に達し、物理的特性が損なわれないようにするために、機器の製造元によって設定されます。たとえば、一部のスイッチング トランジスタは非常に高い電力負荷に耐えることができますが、周囲温度が高すぎると内部の半導体接合が溶けてしまいます。さらに、温度は材料の導電率に直接影響します。最高動作温度を超えると、デバイスの性能が変化する可能性があります。

熱源から熱を取り除きます。

ほとんどの電力変換デバイスや IC と同様に、内部消費電力と周囲温度のしきい値が固定されているデバイスでは、ハウジングの表面温度は内部の熱抵抗と熱伝達効率に依存します。内部熱抵抗は、熱源からデバイス表面への熱伝達効率を表します。しかし、ほとんどの人は熱管理について考えるとき、デバイスから環境への熱伝達、つまり対流、伝導、または放射熱伝達の効率を考えるでしょう。これらの方法は通常、受動的熱交換器、ファン、液体冷却システム、ヒートパイプ、ヒートシンクです。

シェル温度を良好に維持する最善の方法は、機器の内部熱抵抗と周囲環境への熱放散効率を直接変更することです。完璧な熱管理デバイスは、熱抵抗がゼロで、熱放散が無限大です。ただし、デバイスは現実世界の材料で作られており、各材料には独自の固有の熱抵抗特性があり、熱を完全に伝達できるシステムはないため、システム設計者は設計の初期段階から各主要デバイスの熱性能を最適化するよう努める必要があります。

固定変数:

ご存知のとおり、アプリケーションのさまざまなパラメータは通常固定されているため、これらの要件を満たすように設計を開発する必要があります。場合によっては、デバイスの効率、周囲温度、システムの熱伝達メカニズムが最終用途に依存します。多くの場合、デバイスが許容可能な動作条件と低いハウジング温度を達成するには、内部の熱設計を改善し、内部熱抵抗の低いデバイスを選択することが唯一の方法です。