топлинна верига
Ще се опитам тук, за да говорим за топлопроводимост, термично съпротивление и оценка на последните да елементарни и сложни вериги във връзка с изграждането на модерен процесор. Общи принципи на изчисление, прилагани в други случаи.
Топлопроводимост - способността на дадено вещество да премине през обем от топлинна енергия. Топлопроводимостта причинени прехвърля кинетична (осцилаторна) енергия на атоми (молекули) образуване на тялото (вещество) в горещ региона в по-малка нагрети зони. В резултат на това средната кинетичната енергия на атоми (молекули) е подравнен като температурата на обема на тялото (вещество).
право на топлопроводност на Фурие
В поток на стационарно състояние мощност (JE), предава чрез кондукция е пропорционална на температурата на градиент (DT) на единица дължина на пътя на потока.
P = - # 955; * DT / DX [1]
В знак минус показва, че енергията се пренася в посока на намаляване на температурата.
Коефициентът на пропорционалност # 955; Той определя съотношението формула елементи и служи за количествено определяне на способността на материал (вещество), за да провежда топлина. Това се нарича топлопроводимост на материала. тя има измерение W / (М · К).
# 955; = (P * з) / (S * # 916; T) (W · m / m 2 * K) или W / (m · K) [2]
Пълен измерение на топлопроводимост (W · m) / (m 2 * К), за да се получи след разделяне числител и знаменател от m измерение W / (m · K).
Когато става въпрос за постоянен поток от топлина разпространява от едно голямо лице на кутията към другия:
P - общите загуби мощност W топлина (топлинния поток J / сек)
S - квадратни m 2 топлообмен.
# 916; T - спад на температурата в контролираната зона на ледените зърна,
ч - дебелината на топлина проводящ слой т,
# 955; - топлопроводимост (W / m · K).
термична устойчивост
Термична устойчивост определя спад на температурата в пътя на топлинния поток.
RT = # 916; T / P K / W или (° C / W) [4]
Това означава, Rt - се определя от съотношението на температурната разлика на топли и студени повърхности # 916; Т топлопроводим материал за това на топлинния поток преминава P.
От друга страна на термична устойчивост Rt равна на:
Термично верига има пълна аналогия верига.
топлинна верига
Тъй като има аналогия между параметрите на електрическите вериги и нагряване, така че е възможно да се направи аналогия между термичната верига и електрически вериги.
Фиг. 1 е диаграма, която описва термичен охладител процесор верига.
R кр - термична устойчивост процесор чип, не може да бъде нула;
R пет - термична устойчивост на топлинна интерфейс кристал - топлина разпределение капачка,
R дозатор - термична устойчивост разпределение на топлината процесор капачка
R процента - общо съпротивление термообработващата (R = R процента кр Ti + R + R TRK)
Rti - термична устойчивост на интерфейс температурата на процесора - охладител,
Rkul - термична устойчивост на охладителя.
Тази схема е напълно равностоен сериен верига с ток от 5 (3 *) последователно свързани съпротивления.
* - елементи на R кр. R пет. R дозатор може да бъде заменен с елемент R като параметри еквивалентни процента общо три параметри, изброени елементи.
Термичното съпротивление на всяка верига включва в възел (обикновено, състояща се от няколко елемента) на свой ред може да се опише чрез неговата диаграма на няколко елемента. Пример R процента на фиг. 1. Изчисляване Практиката показва, че по-подробна схема на всяка верига елемент (съдържа повече елементи) по-точно изчисляване на неговите завои.
Термичната верига притежава температура капка от генератор температура (източник на топлина) на температурата на околната среда по време на преминаването на мощност топлинен поток P.
На всяка верига елемент, в този случай, има спад на температурата # 916; т. Аналогов пад на напрежение # 916; U в резистора, когато ток I в електрическата верига.
Например термичната устойчивост на топлинна интерфейс - R ти (Фигура 1) с топлина тръбопровод Р, има спад на температурата (# 916; т), чиято стойност се определя като:
Прилагане на задържане при изчисленията на термични вериги
Параметри термичен елемент на схема (например - топлинна интерфейс) може да се изчисли по формулата по-долу.
[5] имаме израз за топлинно съпротивление:
Rt = з / # 955; * S (° C / W)
Тук: Rt - термична устойчивост на частта от схема, ч - плътността на топлинния интерфейс (т), S - площ на ефективно м2 пренос на топлина. # 955; - топлопроводимост (W / m · K).
Тази формула позволява знае топлопроводимост, контактната зона и дебелината на материала да изчисли термична устойчивост. Като се вземат предвид някои от изискванията, описани в следващия раздел.
Намаляването на температурата на термичното съпротивление Rt равен на:
# 916; т = Rt * Р (К или ° С)
температурна разлика # 916; т пътя на мощността Р на топлинния поток през веригата на част топлина в Rt пропорционална на стойността съпротивление (Rt), преминаващ през него и топлинния поток R.
Съгласно горните формули може да бъде изчислена като Rt и # 916; т за топлина верига част, и обобщени неговите параметри.
Тези данни са на разположение за процесора е напълно заредени:
Температура на въздуха на изхода на охладителя процесор е t1 = 33 ° С или t1 = 25 ° С,
Ядро температура (контролира от вграден сензор) процесор 65 ° С,
TDP (топлинна обработка) - 90 вата.
Общата топлинна верига за Т1 = 33 ° С е:
RT = # 916; Т / Р = 32/90 = 0,35 ° C / W,
Общо топлинна схема за Т1 = 25 ° С е:
Rt = 0,44 ° C / W.
Резултатът подкрепя мнението, че:
Долната температурата по-малките изискванията за шаси могат да се прилагат за термична устойчивост на охладителната система.
Или друг вариант,
ниска температура на въздуха в камерата PC по мощност може да се отклонява от охлажда обекта, при равни други условия.
Прилагането на по-горните формули дава възможност да се оцени:
- Когато измерената температура разликата # 916; т и известно време на задържане - топлинен поток P от топлина верига
- За известно топлинния поток F и Rt температура капка # 916; т за топлина верига част,
- С известно температурна разлика # 916; т в областта на топлина верига и топлинния поток F да се определи термичната устойчивост на задържане.
Това на практика всички необходими параметри при изчисляването термични вериги, които могат да бъдат най-малко измерване (измерване диференциална температура) и познаване на характеристиките на горивните елементи.
Действителната дебелината на зоната за топлинна елемент на схема
Често, изчислените стойности на термичното съпротивление не съответства по същество получени (измерени) стойности. Резултатът, засяга основно съответства на ценностите на истинските ценности.
На пръв поглед може да изглежда, че районът на елемента термални да се определи най-лесният начин. Вземете апаратчета, измерване на размера - ще бъде квадрат.
Просто само там, където има директен гориво елемент (процесор чип), е възможно да се измери площта на топлообмен повърхност.
Но не само в модерен дизайн!
Когато има междинни възли, като например разпределение на топлината обхваща съвременните процесори.
Това е особено трудно да се направи в някои конструкции на процесора, където като термична връзка между капака и TS процесор чип използвани teplorovodyaschie съединения, и не запояване.
Във всеки случай, това е трудно да се оцени въздействието им върху резултата от изчисление.
- TR се покрива, които са направени от достатъчно тънък (з = 1-1,5 mm) медна плоча покритие. Площта на контактната повърхност в този случай е равна на площта на чип, както и голямата част от него. В същото време не може да се използва при изчисляването на общата площ TR покрива. Тъй като топлинното съпротивление на вафлата е голям и по нея на разстояние от 5 -10 дебелини TR плоча от източника на топлина, размерът му е сравнима с термично съпротивление на разглеждания част верига. Затова сферата на недвижимите контактната повърхност е по-малка табела TR и ограничена кристалния размер плюс 5-10 часа от нея.
- в случая на съединението може да има значително влияние върху термичната устойчивост на веригата, тъй като характеристиките на съединението и непознати съединения обикновено имат по-ниска топлопроводимост от термичната проводимост на метала.
В случай на спояване на плочи TP стойност на контактната повърхност на процесора чип на съпротивлението на топлина трябва да се счита само за точното изчисление, и може да се счита за незначителен, когато груби изчисления.
За точното изчисление трябва да знаете, и района на чип и дебелината на проводящ капака на топлина.
Типично, дебелината на нормална топлинна интерфейс в даден вискозитета, и изчислява притискащата сила е в диапазона 25 - 75 микрона (виж фигура 1б от тази справка). Също така е доста голяма разлика, не само за точни изчисления, но също и за оценката.
Съществува силна зависимост от дебелината на топлинна интерфейс на вискозитета, което го прави нежелателно използване на няколко месеца след отваряне на опаковката, особено когато се отнася до проводима паста топлинна като в състава си летливи компоненти лесно. Индикация за тяхното присъствие е показана в своята забавяне документация за достигане на номиналната топлинна устойчивост чрез N цикли или чрез NN часа.
Приложението не е желателно поради неработоспособност топлинна интерфейс - тя ще работи и може да бъде, но поради непредвидимия влошаване на нейните характеристики.
Точно измерване на дебелината на топлинна интерфейс изисква специални техники в няколко етапа и наличието на контрол - инструменти.
за измерване на дебелината на топлинна интерфейс трябва да се инсталира за създаване на статичен притискане и сложна апаратура за измерване на топлинна мощност интерфейс. Което може да се настрои чрез своята дебелина.
Поради сложността на определяне на действителната площ пренос на топлина и дебелината на термични интерфейс експериментатори никакъв опит топлинни изчисления и когато производителят не предоставят данни, основният параметър на температурата става предварително определена точка в топлинна верига. Поради това може да се препоръча за практическа работа и експерименти с използването на охладителни системи # 916; т формула [4]. Само при откриване на "тесни" (райони с необичайно висока термична устойчивост), за да се прилагат с формула [5], за да се оцени въздействието на термични фактори резистентност. В този паспорт трябва да се използват стойности на топлинна интерфейс (включително нейната дебелина).
В противен случай е необходимо да се проведат експериментални изследвания на характеристиките на специфичната топлинна интерфейс и оценката на топлопреносната площ. Това може да изисква голяма инвестиция на време и пари.