Conception et gestion thermiques

Conception et gestion thermiques

La surchauffe (élévation de température) a toujours été un obstacle majeur au fonctionnement stable et fiable des produits. Lors de la conception et de la démonstration de produits, les équipes R&D en gestion thermique doivent prendre en compte les besoins des différents acteurs du marché et trouver le meilleur compromis entre performance et coût global.

Les composants électroniques sont fondamentalement affectés par le paramètre de température, comme le bruit thermique de la résistance, la diminution de la tension de jonction PN du transistor sous l'effet de l'élévation de température et la valeur de capacité incohérente du condensateur à hautes et basses températures.

Grâce à l'utilisation flexible des caméras thermiques, le personnel de recherche et développement peut grandement améliorer l'efficacité du travail sur tous les aspects de la conception de la dissipation de chaleur.

Gestion thermique

1. Évaluer rapidement la charge thermique

La caméra thermique permet de visualiser la répartition de la température du produit, aidant ainsi le personnel de R&D à évaluer précisément cette répartition, à localiser les zones de forte chaleur et à concevoir un système de dissipation thermique plus ciblé.

Comme le montre la figure ci-dessous, plus la couleur est rouge, plus la température est élevée.

▲Carte PCB

2. Évaluation et vérification du schéma de dissipation thermique

Lors de la conception, différents systèmes de dissipation thermique seront envisagés. La caméra thermique permettra aux équipes de R&D d'évaluer rapidement et intuitivement ces différents systèmes et de déterminer la solution technique la plus adaptée.

Par exemple, placer une source de chaleur discrète sur un grand radiateur métallique générera un gradient thermique important car la chaleur est lentement conduite à travers l'aluminium jusqu'aux ailettes.

Le personnel du département R&D prévoit d'intégrer des caloducs au radiateur afin de réduire l'épaisseur de la plaque et la surface du radiateur, de limiter la dépendance à la convection forcée et donc de diminuer le bruit, et d'assurer un fonctionnement stable et durable du produit. La caméra thermique sera un outil précieux pour les ingénieurs dans l'évaluation de l'efficacité du programme.

L'image ci-dessus explique :

► Puissance de la source de chaleur : 150 W ;

►Image de gauche : dissipateur thermique traditionnel en aluminium, longueur 30,5 cm, épaisseur de la base 1,5 cm, poids 4,4 kg, on peut constater que la chaleur se diffuse progressivement avec la source de chaleur comme centre ;

►Image de droite : Le dissipateur thermique après l’implantation de 5 caloducs, la longueur est de 25,4 cm, l’épaisseur de la base est de 0,7 cm et le poids est de 2,9 kg.

Comparé à un dissipateur thermique traditionnel, la quantité de matériau est réduite de 34 %. Le caloduc permet une dissipation thermique isotherme et une répartition uniforme de la température du radiateur. De plus, seulement trois caloducs sont nécessaires à la conduction thermique, ce qui permet de réduire encore les coûts.

De plus, le personnel de R&D doit concevoir l'agencement et le contact entre la source de chaleur et le radiateur à caloduc. Grâce à des caméras thermiques infrarouges, il a été constaté que la source de chaleur et le radiateur peuvent utiliser des caloducs pour assurer l'isolation et la transmission de la chaleur, ce qui rend la conception du produit plus flexible.

L'image ci-dessus explique :

► Puissance de la source de chaleur : 30 W ;

►Image de gauche : La source de chaleur est en contact direct avec le dissipateur thermique traditionnel, et la température du dissipateur thermique présente une distribution de gradient thermique évidente ;

►Image de droite : La source de chaleur isole la chaleur vers le dissipateur thermique via le caloduc. On constate que le caloduc transfère la chaleur de manière isotherme et que la température du dissipateur est uniformément répartie ; la température à l’extrémité opposée du dissipateur est supérieure de 0,5 °C à celle de l’extrémité la plus proche, car le dissipateur réchauffe l’air ambiant. L’air s’élève, se condense et réchauffe l’extrémité opposée du dissipateur.

► Le personnel de R&D peut optimiser davantage la conception du nombre, de la taille, de l'emplacement et de la répartition des caloducs.