Disseny tèrmic de la font d'alimentació SBC
L'ordinador de placa única (SBC) representa una solució integrada fàcil a molts problemes de control. La popularitat d'aquesta idea ha provocat un augment del nombre de productes SBC al mercat, que cobreixen una àmplia gamma de requisits de rendiment i costos, des de solucions basades en microcontroladors relativament simples fins a processadors complexos però compactes d'alt rendiment i porta híbrida programable de camp. matrius. En general, la necessitat d'empaquetar una gran quantitat de rendiment informàtic en un espai reduït planteja reptes en el disseny de l'intèrpret i el paquet, i té un efecte en cadena en el subsistema d'alimentació.
La calor té un impacte directe en el rendiment dels sistemes electrònics. Els circuits electrònics, especialment els que s'utilitzen per a la conversió i transmissió d'energia, solen funcionar de manera més eficient a temperatures més baixes i, al seu torn, tendeixen a dissipar menys energia en forma de calor residual. A mesura que augmenta la potència de sortida de tot el sistema, augmenta significativament el guany d'eficiència que es pot obtenir mitjançant un refredament efectiu.
El funcionament del refrigerador també tindrà una reacció en cadena sobre la fiabilitat. Si el sistema funciona a una temperatura més baixa, es reduirà la probabilitat de fallada en un temps determinat. Aquests factors fan que sigui important tenir en compte totes les possibilitats a l'hora de mirar les opcions de disseny de la font d'alimentació, com ara les corbes de refrigeració i càrrega versus eficiència. Hi ha tres maneres principals de dissipació de calor per a unitats electròniques com la font d'alimentació: radiació, convecció i conducció. Per als sistemes electrònics utilitzats en la majoria d'entorns, la convecció i la conducció són les més importants.
Mitjançant la convecció, quan es transfereix energia dels components sòlids del sistema a les molècules d'aire, la calor es transferirà de la font d'alimentació. La taxa de pèrdua de calor és proporcional a la velocitat de l'aire que flueix pel sistema. Per tant, el refredament per aire forçat proporcionarà un grau de refredament més gran que el moviment natural generat pel conjunt tèrmic que transfereix energia a les molècules d'aire.
La conducció a través del substrat de la PCB o del xassís del sistema ofereix una altra manera de dissipar la calor de la font d'alimentació, tot i que tradicionalment es considera menys important que la convecció. A més, en el sistema basat en SBC, també és important que la calor de la font d'alimentació no es pugui transferir al complex del processador, ja que augmentarà la possibilitat que el dispositiu entri a l'aturada tèrmica per protegir-se en condicions de càrrega elevada.
En general, l'alt contingut de coure de la PCB i el metall de la carcassa ajuden a proporcionar un bon camí perquè la calor surti de la font d'alimentació a través de la conducció. Els radiadors instal·lats fora del recinte ajudaran a transferir la calor del sistema a llocs on es pot perdre per convecció. Es recomana omplir qualsevol buit entre l'equip que s'ha de refredar amb un adhesiu tèrmicament conductor i maximitzar la transferència de calor de l'equip al radiador. Els cargols o les pinces augmenten la pressió de contacte, la qual cosa també millora la transferència de calor al dissipador de calor.
La direcció de l'alimentació del sistema també afectarà el rendiment de refrigeració, depenent de la disposició dels components interns. A mesura que l'aire calent tendeix a augmentar, la font d'alimentació instal·lada sota l'SBC tendeix a transferir calor als components del complex del processador. Si la placa s'instal·la verticalment i la PSU està al costat, la influència de l'aire calent serà menor. Tanmateix, els components sensibles a la calor es poden col·locar millor a la part inferior de la unitat.
Quan els dissipadors de calor s'utilitzen internament, les aletes del dissipador de calor més gran han de ser paral·leles a la direcció del flux d'aire. Naturalment, el flux d'aire estarà limitat per obstacles, que cal tenir en compte. La manera com l'aire surt del sistema ajudarà a determinar l'eficiència del flux d'aire. Per evitar l'acumulació de pressió i reduir l'eficiència del ventilador, l'àrea de la secció transversal de la sortida d'aire ha de ser almenys un 50 per cent més gran que l'àrea de la secció transversal de l'entrada.
Tenint en compte aquests factors, tenint en compte els paràmetres tèrmics dissenyats al voltant de tot el sistema, els dissenyadors no només poden aprofitar al màxim la disponibilitat de SBC d'alt rendiment, sinó que també poden fer un ús total dels convertidors de potència disponibles.
