Circuit termic
Voi încerca aici să vorbim despre conductivitatea termică, rezistența termică și estimarea din urmă la lanțurile elementare și complexe în ceea ce privește construirea unui procesor modern. Principiile generale de calcul aplicate în alte cazuri.
Conductivitatea termică - capacitatea unei substanțe de a trece printr-un volum de energie termică. Conductibilitatea termică cauzat transferul (oscilantă) energia cinetică a atomilor (molecule) care formează corpul (materia) în zona fierbinte la o zone mai puțin încălzite. Ca rezultat, energia cinetică medie a atomilor (molecule) este aliniat ca temperatura din volumul corpului (materie).
legea lui Fourier de conducta de căldură
În fluxul de putere la starea de echilibru (JE), transmise prin conducție este proporțională cu gradientul de temperatură (dT) per unitate de lungime cale a fluxului.
P = - # 955; * DT / dx [1]
Semnul minus indică faptul că energia este transferată în direcția scăderea temperaturii.
Coeficientul de proporționalitate # 955; Aceasta stabilește relația în elementele de formule și servește pentru a cuantifica capacitatea unui material (substanță) pentru a conduce căldura. Se numește conductivitatea termică a materialului. are dimensiunea W / (m · K).
# 955; = (P * h) / (S * # 916; T) (W · m / m 2 * K) sau W / (m · K) [2]
Dimensiunea completă a conductivității termice (W · m) / (m 2 * K), pentru a da după împărțirea numărătorul și numitorul prin m dimensiune W / (m · K).
Când este vorba de un flux constant de răspândire de la o față mare a cutiei la alta căldură:
P - pierderile totale de energie W de căldură (flux de căldură J / sec)
S - pătrat suprafață m 2 de schimb de căldură.
# 916; T - scăderea temperaturii în zona controlată a pietrele grindinei,
h - grosimea stratului conductor termic m,
# 955; - conductivitatea termică (W / m · K).
rezistență termică
Rezistența termică determină scăderea temperaturii în calea fluxului termic.
rt = # 916; T / P K / W sau (° C / W) [4]
Aceasta înseamnă că Rt - este determinată de raportul diferenței de temperatură dintre suprafețele fierbinți și reci # 916; material conductor T căldură pe acesta la fluxul de căldură care trece P.
Pe de altă parte, rezistența termică Rt egală cu:
Circuit termic are un circuit complet analogie.
Circuit termic
Deoarece există o analogie între parametrii circuitelor electrice și de încălzire, astfel încât este posibil să se tragă o analogie între circuitul termic și circuitele electrice.
Fig. 1 este o diagramă care descrie o termică a circuitului procesor mai rece.
R cr - rezistența termică procesor cip, nu poate fi zero;
R cinci - rezistența termică a cristalului interfeței termice - capac de distribuție a căldurii,
R dispenser - rezistența termică procesor de distribuție a căldurii capac
procente R - rezistența totală termică procesor (R = R Procente cr ti + R + R TRK)
RTI - rezistența termică a procesorului interfeței termice - cooler,
Rkul - rezistența termică a răcitorului.
Acest circuit este complet circuitul serial echivalent cu un curent de 5 (3 *) rezistoare conectate în serie.
* - elemente de R cr. R cinci. R dozator poate fi înlocuit cu un element R având total trei parametri echivalent parametri procente elementele listate.
Rezistența termică a fiecărui circuit inclus în nodul (de obicei, format din mai multe elemente) pot fi descrise la rândul său, prin diagrama sa de mai multe elemente. Exemplul R Procente în Fig. 1. Calculul Practica arată că diagrama mai detaliată a fiecărui element de circuit (conține mai multe elemente) calcul mai precis de spire sale.
Circuitul termic deține scăderea temperaturii de la temperatura generatorului (sursa de căldură), la temperatura ambiantă, în timpul trecerii puterii fluxului termic P.
La fiecare element de circuit, în acest caz, există o scădere a temperaturii # 916; T. cădere de tensiune analogică # 916; U în rezistor când un curent I în circuitul electric.
De exemplu, rezistența termică a interfeței termice - ti R (figura 1), cu căldura canalului de curgere P, se înregistrează o scădere a temperaturii (# 916; t) a cărei valoare este definită ca:
Aplicarea Rt în calculele de circuite termice
Parametrii elementelor de circuit termic (de exemplu - interfața termică) poate fi calculată folosind formula de mai jos.
[5] avem o expresie pentru rezistența termică:
Rt = h / # 955; * S (° C / W)
Aici: Rt - rezistența termică a porțiunii de circuit, h - grosimea interfeței termice (m), S - suprafață de eficiente m2 de transfer de căldură. # 955; - conductivitatea termică (W / m · K).
Această formulă permite cunoașterea conductivitatea termică, suprafața de contact și grosimea materialului pentru a calcula rezistența termică. Luând în considerare unele dintre cerințele descrise în secțiunea următoare.
Scăderea temperaturii pe rezistența termică Rt egală cu:
# 916; t = Rt * P (K sau ° C)
diferenţa de temperatură # 916; t calea puterii P fluxului termic prin lanțul porțiunii de căldură c Rt proporțională cu valoarea rezistenței (Rt), care trece prin ea și fluxul de căldură R.
Conform formulelor de mai sus pot fi calculate ca și Rt # 916; t pentru porțiunea de circuit de căldură și parametrii săi de sinteză.
Astfel de date sunt disponibile pentru procesorul este complet încărcat:
Temperatura aerului la ieșirea procesorului răcitorului este t1 = 33 ° C sau t1 = 25 ° C,
Temperatura miezului (controlat de un senzor încorporat) procesor de 65 ° C,
TDP (prelucrare termică) - 90 wați.
Circuitul termic total de T1 = 33 ° C este:
rt = # 916; T / P = 32/90 = 0,35 ° C / W,
Un circuit termic total de T1 = 25 ° C este:
Rt = 0,44 ° C / W.
Rezultatul sprijină ideea că:
Cu cât temperatura este mai mică cerințele șasiului se pot aplica la rezistența termică a sistemului de răcire.
Sau o altă opțiune,
Cu cât temperatura aerului din incintă PC mai multă putere poate fi direcționat din obiectul răcit, ceteris paribus.
Aplicând formulele de mai sus face posibilă evaluarea:
- Când diferența de temperatură măsurată # 916; t și cunoscut Rt - fluxul de căldură P cu lanț termic
- Pentru un cunoscut flux termic F și Rt scădere a temperaturii # 916; t pentru porțiunea de circuit termic,
- Cu o diferență de temperatură cunoscută # 916; t în zona circuitului termic și fluxul de căldură F pentru a determina rezistența termică Rt.
Acest lucru practic toți parametrii necesari atunci când se calculează circuitele termice care pot fi la o măsurare minimă (măsurarea temperaturii diferențiale) și cunoașterea caracteristicilor elementelor combustibile.
Grosimea efectivă a suprafeței elementului de circuit termic
De multe ori, valorile calculate ale rezistenței termice nu corespunde în mod substanțial valorile obținute (măsurate). Rezultatul, afectează în primul rând corespund valorilor valorilor reale.
La prima vedere poate părea că zona elementului de circuit termic pentru a determina cel mai simplu mod. Ia etriere, măsura dimensiunea - va fi un pătrat.
Doar numai în cazul în care există elementul combustibil direct (procesor cip), este posibil să se măsoare aria suprafeței de schimb de căldură.
Dar, nu doar cu un design modern!
În cazul în care există noduri intermediare, cum ar fi distribuția de căldură acoperă procesoarele moderne.
Este deosebit de dificil de a face, în unele modele de procesoare în cazul în care ca o interfață termică între capacul și TS procesor cip compuși teplorovodyaschie utilizați, și nici lipire.
În ambele cazuri, este dificil de a evalua impactul acestora asupra rezultatului calculului.
- TR se referă la faptul că sunt realizate dintr-un mod suficient de subțire (h = 1-1,5 mm) placate placă de cupru. Aria suprafeței de contact, în acest caz, este egală cu suprafața cip și cea mai mare parte. În același timp, nu poate fi utilizată în calculul suprafeței totale TR acoperă. Deoarece rezistența termică a plachetei este mare și de-a lungul aceasta la o distanță de 5 -10 grosime placa TR de la sursa de căldură, dimensiunea sa este comparabilă cu rezistența termică a porțiunii de circuit considerat. Prin urmare, suprafața de contact reală este mai mică decât placa TR și mărimea cristalului mărginit, plus 5-10 h de la ea.
- în cazul compusului poate avea un impact semnificativ asupra rezistenței termice a circuitului, deoarece caracteristicile compusului și compușii necunoscuți au în mod tipic o conductivitate termică mai mică decât conductivitatea termică a metalului.
În cazul lipire a plăcilor valoarea TP la suprafața de contact procesor cip de rezistență la căldură trebuie să fie luate în considerare numai pentru calcul exact, și poate fi considerat neglijabil atunci când calcule aproximative.
Pentru calcul exact ce trebuie să știți, și zona cip și grosimea capacului conductor de căldură.
De obicei, grosimea interfeței termice normale la o dată viscozitatea, iar forța de presare calculată este cuprinsă în intervalul 25 - 75 microni (vezi figura 1b prin această referință). De asemenea, este destul de mare răspândire o, nu numai pentru calcule exacte, dar, de asemenea, pentru evaluarea.
Există o dependență puternică a grosimii interfeței termice asupra vâscozității sale, ceea ce face utilizarea nedorită a câteva luni după deschiderea ambalajului, în special atunci când se referă la o pastă conductoare de căldură având în componența sa componentele volatile ușor. O indicație a prezenței lor este indicată în întârzierea lor documentare în atingerea rezistenței termice nominale prin N cicluri sau prin ore NN.
Cererea nu este de dorit datorită interfeței termice inoperabilitate - se va lucra și poate fi, dar din cauza deteriorării imprevizibile a caracteristicilor sale.
măsurarea precisă a grosimii interfeței termice necesită tehnici speciale în mai multe etape și prezența controlului - instrumente.
pentru măsurarea grosimii interfeței termice trebuie să fie instalat pentru a crea o forță de apăsare statică și un aparat complex pentru măsurarea capacității de interfață termică. Care poate fi setat prin grosimea ei.
Având în vedere complexitatea determinării suprafeței reale de transfer de căldură și grosimea pentru experimentatori de interfață termică calcule termice de experiență și în care producătorul nu furnizează datele, parametrul principal al temperaturii devine un punct predeterminat din circuitul termic. Prin urmare, acesta poate fi recomandat pentru lucrări practice și de experimente cu privire la utilizarea sistemelor de răcire # 916; t formula [4]. Numai după detectarea „blocaje“ (zone cu rezistență termică anormal de mare) pentru a aplica formula [5] pentru a evalua impactul asupra factorilor de rezistență termică. În acest pașaport trebuie folosite valori ale interfeței termice (inclusiv grosimea acestuia).
În caz contrar, este necesar să se efectueze studii experimentale ale caracteristicilor interfeței termice specială și evaluarea zonei de transfer de căldură. Acest lucru poate necesita o investiție mare de timp și bani.