Calculatoare Termic

Comprezând Gestionarea Calorului

Baze thermice

Gestionarea termice adecvată este esențială pentru fiabilitatea și performanța semiconductoarelor.

  • Temperatura de joncție Tj
  • Temperatura camerii Tc
  • Tehnica de răcire a sătriului la temperatură
  • Temperatura ambiantă Ta

Calcularea Energiei Termice

Cum se calculează energia termică în diferite scenarii:

Tipul de energieFormulăUnități
TemperaturăQ = m × c × ΔT devine Q = m × c × ∆T.Căldură J
Energia cineticaQ = C EfectivitateaJoule

3. Întinderea Termică

Resistența termică reprezintă opoziția la fluxul de căldură:

Tj = Ta + P × θja

theta_ja = theta_jc + theta_cs + theta_sa

când:

  • temperatura de joncție la ambient
  • θ jc: Conexiune la punctul de joncție și casă
  • θcs: Caz la sâmbure
  • temperatura ambianta

Analiza expansiunii termice

Călcularea dilatației termice în diferite materiale:

ΔL = α × L × ΔT

  • alpha: Coeficient de dilatație lineară
  • Lungimea originală
  • ΔT: Schimbarea temperaturii

Coteferințe ale materialelor

  • Bronz: 11-13 × 10⁻⁶/°C
  • Aluminiul: 23-24 × 10⁻⁶/°C
  • Câmpul de conducție: 16-17 × 10⁻⁶/°C
  • Baza de căldură: 8-9 × 10−6/°C

7. Egalizarea Termică

Cum se calculează temperatura de echilibru termic:

Tipul de sistemFaptăExemplu
C corpuriTf = m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂/m₁c₁ + m₂c₂Sistem metal-apă
Cadouri multipleTf = Sumulmicromasurări cunoscute la temperaturi T individuale/Sumul micromasurărilor cunoscute la temperaturi T individuale.Sisteme complexe

Eficiența termică

Calea de calcul a eficienței termice în diferite sisteme:

Tipul de SistemFormulăCâmpul tipic
Motorul de CăldurăEfectivitatea = Consumul de caloră la încărcare - Consumul de caloră la sarcină/Consumul de caloră la încărcare30-60%
Ciclul RankinEfficiența termică = Potențial net / Calorul intră în reacțiune cu calorificul specific.37-47%

10. Zonea de Limbaj Termic

Calcularea într-unghiul de limită termic:

Flux liniestrat

δt = 5x/√Reședința maximă × Pompaj

  • Numărul Reynolds
  • Numărul Prandtl
  • Distanța de la unghiul de pornire

Parametri de Baza

  • Velocitatea de flux
  • Proprietăți ale fluidelor
  • Temperatura suprafață
  • Coficientul de transfer al calorului

10. Timpul de termen termic

Completarea răspunsului la întrebarea de calitate:

ParametruFormulăAplicație
Constanta de timpτ = R × CRaspunsul transient
Creșterea temperaturiiFt = F0 * e^-t/τComportament dinamic

Análiza Stresului Termic

Cum se calculează stresul termic în materiale:

ParametriiFaptăConsiderațiile
Stresa termicăσ = E × α × ΔTCaracteristici ale materialului
Energie StrăinăU = σ²/2E × VEfectele de volum

12. Proiectarea termică a PCB-ului

Calculările termice ale PCB-ului și considerațiile:

Resistența termică via

Resistența termică = Inductivitate / Conductibilitate specifică × Arie de caldere × Numărul de căsuțe

  • Numărul de vii
  • Secțiunea traversărea a vii
  • conducția în caustic de cupru

Proiectare de Alungire Thermală:

  • Calcularea lățimii de vorbitor
  • Spațiere de goluri aerian
  • Lătima de cupru
  • Angula de conectare

13. Calcularea zgomotului termic

Înțelegerea zgomotului termic în sistemele electronice:

ParametruFormulăAcesta este un commentariu de note.
Vântul de VoltajVn = √4kTRBZgomotul lui Johnson
Potențial de zgomotPunctul de conexiune cu semnal Pn este egal cu temperatura specifică k a unui gaz ideal T multiplicată cu constanta lui Boltzmann B.Putere disponabilă

8. Directive de Proiectare

Bune practici pentru proiectarea termică:

  • Marginea de temperatură 20% tipic
  • Calibrare a puterii în funcție de temperatură
  • Spațierea corectă a componentelor
  • Optimarea fluxului de aer
  • Puncte de măsurare termice
  • Analiza cel mai rău posibil

Referința rapidă

Valori tipice

θJC: 0,5–5°C/KW
θcs: 0,2–1°C/W
θsa = 1–50 °C/W
Temperatura maximă de funcionare: 125-150°C

Substanțele termice

Căldură specificată pentru silicat: 0,7-3,0 W/m·K
Metaloxid: 3-8 W/m·K
Lichidul de Metal Liquedat: 40-80 W/m·K

Consele de proiectare

  • Utilizați o compusă termică adecvată.
  • Asegurați un bun contact de superficie
  • Considerarea direcției fluirii aerului
  • puncte critice
  • „Adaugarea senzorilor de temperatură“
  • Program de menținere