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SBC 電源的散熱注意事項

1906764 2022-11-28 | pdf | 157.34KB | 次下載 | 免費

資料介紹

單板計算機 (SBC) 是許多控制問題的易于集成的解決方案。這一理念的流行導致市場上滿足廣泛性能和成本需求的 SBC 產(chǎn)品數(shù)量激增，從相對簡單的基于微控制器的解決方案到復雜但緊湊的高性能處理器和現(xiàn)場可編程處理器的組合門陣列。通常，需要將大量計算性能封裝到一個狹小的空間中，這在外殼和封裝設(shè)計方面提出了挑戰(zhàn)，并對電源子系統(tǒng)產(chǎn)生了連鎖反應(yīng)。單板計算機 (SBC) 是許多控制問題的易于集成的解決方案。這一理念的流行導致市場上滿足廣泛性能和成本需求的 SBC 產(chǎn)品數(shù)量激增，從相對簡單的基于微控制器的解決方案到復雜但緊湊的高性能處理器和現(xiàn)場可編程處理器的組合門陣列。通常，需要將大量計算性能封裝到一個狹小的空間中，這在外殼和封裝設(shè)計方面提出了挑戰(zhàn)，并對電源子系統(tǒng)產(chǎn)生了連鎖反應(yīng)。隨著 SBC 市場的增長，出現(xiàn)了豐富的電源解決方案選擇。一方面，這使得最終系統(tǒng)的設(shè)計更加容易，因為它可以依賴現(xiàn)成的解決方案；但許多嵌入式控制項目對小尺寸的需求會影響為確保高可靠性和一致性能而需要做出的選擇。隨著 SBC 市場的增長，出現(xiàn)了豐富的電源解決方案選擇。一方面，這使得最終系統(tǒng)的設(shè)計更加容易，因為它可以依賴現(xiàn)成的解決方案；但許多嵌入式控制項目對小尺寸的需求會影響為確保高可靠性和一致性能而需要做出的選擇。更高性能的 SBC 可能需要高水平的功率來支持每臺在 1 W 或更低功率時消耗超過 100 A 的設(shè)備。通常在單個處理器或 FPGA 附近會有負載點 (POL) 電源控制器；但核心電源需要能夠以相當高的功率水平為這些 POL 設(shè)備提供經(jīng)過良好調(diào)節(jié)的電壓，以確保高效運行。更高性能的 SBC 可能需要高水平的功率來支持每臺在 1 W 或更低功率時消耗超過 100 A 的設(shè)備。通常在單個處理器或 FPGA 附近會有負載點 (POL) 電源控制器；但核心電源需要能夠以相當高的功率水平為這些 POL 設(shè)備提供經(jīng)過良好調(diào)節(jié)的電壓，以確保高效運行。熱量對電子系統(tǒng)的性能有直接影響。電子電路，尤其是那些用于功率轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)碾娐?，通常在較低的溫度下更有效地運行，并且反過來往往會消耗更少的能量作為廢熱。隨著整個系統(tǒng)功率輸出的增加，可通過有效冷卻獲得的效率增益顯著增加。熱量對電子系統(tǒng)的性能有直接影響。電子電路，尤其是那些用于功率轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)碾娐?，通常在較低的溫度下更有效地運行，并且反過來往往會消耗更少的能量作為廢熱。隨著整個系統(tǒng)功率輸出的增加，可通過有效冷卻獲得的效率增益顯著增加。冷卻器運行也會對可靠性產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。如果系統(tǒng)在較低溫度下運行，則系統(tǒng)在給定時間內(nèi)發(fā)生故障的可能性較低。這些因素使得在查看電源設(shè)計選項（例如冷卻和負載與效率曲線）時考慮所有可能性變得很重要。電源等電子設(shè)備主要通過三種方式散熱：輻射、對流和傳導。對于大多數(shù)環(huán)境中使用的電子系統(tǒng)，對流和傳導是最重要的。冷卻器運行也會對可靠性產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。如果系統(tǒng)在較低溫度下運行，則系統(tǒng)在給定時間內(nèi)發(fā)生故障的可能性較低。這些因素使得在查看電源設(shè)計選項（例如冷卻和負載與效率曲線）時考慮所有可能性變得很重要。電源等電子設(shè)備主要通過三種方式散熱：輻射、對流和傳導。對于大多數(shù)環(huán)境中使用的電子系統(tǒng)，對流和傳導是最重要的。通過對流，當能量從系統(tǒng)的固體組件轉(zhuǎn)移到空氣分子時，熱量從電源轉(zhuǎn)移出去。熱損失率與空氣流過系統(tǒng)的速度成正比。因此，與熱組件將能量傳遞給空氣分子所導致的自然運動相比，強制風冷將提供更大程度的冷卻。通過對流，當能量從系統(tǒng)的固體組件轉(zhuǎn)移到空氣分子時，熱量從電源轉(zhuǎn)移出去。熱損失率與空氣流過系統(tǒng)的速度成正比。因此，與熱組件將能量傳遞給空氣分子所導致的自然運動相比，強制風冷將提供更大程度的冷卻。強制風冷可以增加現(xiàn)成電源的最大可用功率。例如，CUI制造的主電源強制風冷可以增加現(xiàn)成電源的最大可用功率。例如，CUI