චාජර් වල තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය භාවිතය
ආරෝපණ තාක්ෂණය වේගයෙන් පරිණාමය වෙමින් පවතී. විශාල හා බර ඇඩැප්ටරවල සිට අධි බලැති ආරෝපණය කළ හැකි කුඩා, සැහැල්ලු චාජර් දක්වා - 30W, 65W සහ 100W ට වැඩි - මේවා දැන් ලබා ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, මෙම සංයුක්ත මෝස්තර සහ ඉහළ කාර්ය සාධනය පිටුපස නිරන්තර අභියෝගයක් පැමිණේ: තාපය. අධික තාපය චාජර් ස්පර්ශ කිරීමට අපහසුතාවයට පත් කරනවා පමණක් නොව, කාර්යක්ෂමතාව අඩු කිරීමට, සංරචක වයසට යාම වේගවත් කිරීමට සහ, ආන්තික අවස්ථාවන්හිදී, අක්‍රමිකතා අවුලුවාලීමට ද හේතු විය හැක. තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය භාවිතය නවීන චාජර් නිර්මාණයේ තීරණාත්මක අංගයක් වන්නේ එබැවිනි.
චාජරය තාපය නිපදවන්නේ ඇයි?
චාජරයක් මූලික වශයෙන් බිත්ති අලෙවිසැලකින් AC බලය ජංගම දුරකථනයක, ලැප්ටොප් පරිගණකයක හෝ වෙනත් උපාංගයක භාවිතයට සුදුසු DC බලයක් බවට පරිවර්තනය කරයි. මෙම පරිවර්තන ක්‍රියාවලිය කිසි විටෙකත් 100% කාර්යක්ෂම නොවේ. සාධක කිහිපයක් නිසා තාපය ලෙස යම් ශක්තියක් අහිමි වේ:
1. MOSFET සහ මාරු කිරීමේ ට්‍රාන්සිස්ටර වැනි බල සංරචකවල පාඩු මාරු කිරීම.
2. ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ ප්‍රේරකවල තඹ පාඩු සහ හර පාඩු, විශේෂයෙන් ඉහළ මාරු කිරීමේ සංඛ්‍යාතවලදී.
3. සෘජුකාරකයේ සහ ආරක්ෂණ සංරචකවල පාඩු.
4. PCB ධාවන පථ සහ සම්බන්ධකවල පාඩුව, විශේෂයෙන් විශාල ධාරා ගලා යන විට.
65W හෝ 100W වැනි අධි බලැති චාජර් වැඩි තාපයක් ජනනය කිරීමට නැඹුරු වේ. තවද, නවීන චාජර් බොහෝ විට සංයුක්ත වන අතර, තාපය විසුරුවා හැරීමට ඇති ඉඩ සීමා කරයි. තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය පැමිණෙන්නේ මෙහිදීය: ඒවා තාපය එහි ප්‍රභවයෙන් (උණුසුම් සංරචකයෙන්) විශාල ප්‍රදේශයකට මාරු කිරීමට උපකාරී වන අතර එමඟින් එය වාතයට විසුරුවා හැරීමට ඉඩ සලසයි.
තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය යනු කුමක්ද?
තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය යනු සාපේක්ෂව ඉහළ තාප සන්නායකතාවක් (තාපය සන්නයනය කිරීමේ හැකියාව) සහිත ද්‍රව්‍ය වන අතර එමඟින් තාප හුවමාරුව වේගවත් කළ හැකිය. චාජර් සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, මෙම ද්‍රව්‍ය කලාතුරකින් විදුලි පංකා මෙන් "සිසිලනකාරක" ලෙස භාවිතා වේ. ඒ වෙනුවට, ඒවා සන්නායකතාවය සහ තාපය පැතිරීමේ මූලධර්ම මගින් නිෂ්ක්‍රීයව ක්‍රියා කරයි, පරිසරයට තාපය විසුරුවා හැරීම සඳහා ස්වාභාවික සංවහනය සහ විකිරණ මත රඳා පවතී.
තාප සන්නායකතාවය සාමාන්‍යයෙන් W/m·K ඒකක වලින් ප්‍රකාශ වේ. අගය වැඩි වන තරමට ද්‍රව්‍යය තාපය වඩා හොඳින් සන්නයනය කරයි. සාමාන්‍ය රීතියක් ලෙස:
– සාමාන්‍ය ප්ලාස්ටික්: අඩු (සාමාන්‍යයෙන් < 1 W/m·K) - ඇලුමිනියම්: ඉහළ (සිය ගණනක් W/m·K) - තඹ: ඉතා ඉහළ (ඇලුමිනියම් වලට වඩා ඉහළ) - ඇතැම් පිඟන් මැටි: වර්ගය අනුව මධ්‍යම සිට ඉහළ විය හැක - ග්‍රැෆයිට්/ග්‍රැෆීන් පත්‍රය: ඇතැම් දිශාවලට තාප පැතිරීමක් ලෙස ඉතා ඵලදායී වේ චාජර් වල තාප සන්නායක ද්‍රව්‍යවල ක්‍රියාකාරිත්වය චාජර් වල තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය භාවිතය "උෂ්ණත්වය අඩු කිරීම" පමණක් නොව, වඩාත් නිශ්චිත සැලසුම් ඉලක්ක ඇත: 1. තීරණාත්මක සංරචකවල උච්ච උෂ්ණත්වය අඩු කිරීම MOSFET, ඩයෝඩ, ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ පාලන IC වැනි සංරචකවලට මෙහෙයුම් උෂ්ණත්ව සීමාවන් ඇත. එය අධික ලෙස රත් වුවහොත්, කාර්යක්ෂමතාව පහත වැටේ, ආයු කාලය අඩු වේ, සහ තාප ආරක්ෂාව නිතර සක්‍රිය විය හැකිය.
2. තාපය වඩාත් ඒකාකාරව බෙදා හැරීම එක් ස්ථානයක ඉතා උණුසුම් උණුසුම් ස්ථානයක් අඩු උෂ්ණත්වයකදී ඒකාකාරව බෙදා හරින ලද තාපයට වඩා භයානක ය.
3. විශ්වසනීයත්වය සහ සේවා කාලය වැඩි කිරීම බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික බිඳවැටීම් ඉහළ උෂ්ණත්වයන් මගින් වේගවත් වේ. ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාවේ ප්‍රධාන රීතියක් බොහෝ විට පවසන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩි වීම පරිවාරක ද්‍රව්‍ය, පෑස්සුම් සහ ධාරිත්‍රකවල වයසට යාම වේගවත් කළ හැකි බවයි.
4. සංයුක්ත නිර්මාණයට සහාය වීම හොඳ තාප කළමනාකරණයක් සමඟින්, නිෂ්පාදකයින්ට ආරක්ෂාව සහ විශ්වසනීයත්වය කැප නොකර චාජර් කුඩා කළ හැකිය.
බහුලව භාවිතා වන තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය වර්ග 1. තාප අතුරුමුහුණත් ද්‍රව්‍ය (TIM) TIM යනු උණුසුම් සංරචකයක් සහ “තාප පැතිරුම්කාරකයක්/විසර්ජනකයක්” ලෙස ක්‍රියා කරන කොටසක් අතර තබා ඇති අතරමැදි ද්‍රව්‍යයකි, උදාහරණයක් ලෙස අභ්‍යන්තර රාමුවක්, තාප පැතිරුම්කාරකයක් හෝ ඇතැම් ආවරණ. එහි කාර්යය වන්නේ සම්පූර්ණයෙන්ම සමතලා නොවන පෘෂ්ඨයන් නිසා ඇතිවන ක්ෂුද්‍ර හිඩැස් පිරවීමයි.
කණ්ඩායම් උදාහරණ: - තාප පෑඩ් (ප්‍රත්‍යාස්ථ පත්‍රය): ස්ථාපනය කිරීමට පහසුය, හිඩැස් පිරවීමට හොඳයි.
- තාප පේස්ට්/ග්‍රීස්: හොඳ සන්නායකතාවයකි, නමුත් යෙදීම අපිරිසිදු නොවන පරිදි පිළිවෙලට තිබිය යුතුය.
- තාප මැලියම්: එකවර මැලියම් කර තාපය සන්නයනය කරයි, සංයුක්ත මෝස්තර සඳහා සුදුසු වේ.
චාජර් වලදී, TIM බොහෝ විට බල සංරචක සහ නඩුවට සම්බන්ධ අභ්‍යන්තර කොටස් අතර භාවිතා වේ, එවිට තාපය පිටත පෘෂ්ඨයට පැතිර යා හැකිය.
2. තාප සන්නායක ප්ලාස්ටික් චාජර් සාමාන්‍යයෙන් ප්ලාස්ටික් ආවරණයක් භාවිතා කරන්නේ එහි හොඳ විදුලි පරිවරණය සහ අඩු පිරිවැය නිසාය. ගැටලුව වන්නේ සාමාන්‍ය ප්ලාස්ටික් තාපය හොඳින් සන්නයනය කිරීමට නොහැකි වීමයි. විසඳුම: බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ්, ඇලුමිනියම් නයිට්‍රයිඩ් හෝ වෙනත් සෙරමික් අංශු වැනි තාප සන්නායක පිරවුම් සහිත සංයුක්ත ප්ලාස්ටික්. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, ආවරණය පරිවාරකව පවතින නමුත් එහි තාප සන්නායකතාවය වැඩි වේ.
වාසි: - විද්‍යුත් වශයෙන් ආරක්ෂිතව පවතී (පරිවාරකය).
- ආවරණ මතුපිට හරහා තාපය විසුරුවා හැරීමට උපකාරී විය හැක.
- ස්පර්ශ කිරීමට ආරක්ෂිත විය යුතු පාරිභෝගික උපාංග සඳහා වඩාත් සුදුසුය.
අභියෝග: - ඉහළ ද්‍රව්‍ය පිරිවැය.
- අච්චු ගැසීමේදී ප්ලාස්ටික් ප්‍රවාහයට පිරවුම බලපාන බැවින් නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය වඩාත් අභියෝගාත්මක විය හැකිය.
3. සෙරමික් සහ සෙරමික් පිරවුම් ඇතැම් සෙරමික් භාවිතා කරනුයේ ඒවාට තාපය සන්නයනය කිරීමට හැකි වන අතරම විදුලි පරිවාරක ද වන බැවිනි. තාප හුවමාරුව අවශ්‍ය නමුත් විදුලිය සන්නයනය නොකළ යුතු ප්‍රදේශ සඳහා එය සුදුසු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, සමහර මෝස්තරවල සෙරමික් කොටස් තාපය විසුරුවා හැරීමේ මාර්ග හෝ තාප-විදුලි පරිවාරක ලෙස ඒකාබද්ධ කෙරේ.
ද්‍රව්‍ය සඳහා උදාහරණ: - ඇලුමිනියම් නයිට්‍රයිඩ් (AlN): ඉහළ තාප සන්නායකතාවය සහ හොඳ විද්‍යුත් පරිවරණය.
- බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් (BN): බොහෝ විට පිරවුමක් හෝ පත්‍රයක් ලෙස භාවිතා කරයි.
4. ඇලුමිනියම් සහ තඹ තාප පැතිරීමේ උපකරණ ලෙස චාජරයක පිටත ආවරණය බොහෝ විට ප්ලාස්ටික් වුවද, ඇතුළත සමහර විට තාපය පැතිරවීම සඳහා ඇලුමිනියම්/තඹ තහඩු හෝ රාමු ඇත. ඇලුමිනියම් සාමාන්‍යයෙන් තෝරා ගනු ලබන්නේ එය සැහැල්ලු හා ලාභදායී වන අතර තඹ තාපය වඩා හොඳින් බෙදා හරින නමුත් බරින් හා මිල අධික බැවිනි.
ඵලදායී තාප සම්බන්ධතා සඳහා අභ්‍යන්තර ලෝහ භාවිතය බොහෝ විට TIM සමඟ ඒකාබද්ධ වේ. කෙසේ වෙතත්, ලෝහය විද්‍යුත් සන්නායකයක් වන බැවින්, සැලසුම පරිවාරක දුර සහ විදුලි ආරක්ෂාව (රිංගා යාම/නිෂ්කාශනය) කෙරෙහි අවධානය යොමු කළ යුතුය.
5. තාපය විසුරුවා හැරීම සඳහා මිනිරන් තහඩු මිනිරන් තහඩු (මිනිරන් තාප තහඩු) ස්මාර්ට්ෆෝන් වැනි තුනී උපාංගවල බහුලව භාවිතා වන අතර දැන් සංයුක්ත චාජර් මෝස්තර සඳහා ද වැඩි වැඩියෙන් අදාළ වේ. ග්‍රැෆයිට් වලට එහි මතුපිට ඉතා හොඳින් තාපය බෙදා හැරීමේ හැකියාව ඇති අතර, උණුසුම් ස්ථාන සමතලා කිරීමට උපකාරී වන අතර එමඟින් ආවරණයේ මතුපිට එක් ස්ථානයක පමණක් රත් නොවේ.
සැලසුම් සහ ආරක්ෂණ සලකා බැලීම් චාජරයක තාපය කළමනාකරණය කිරීම "තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම" පමණක් විය නොහැක. වැදගත් සලකා බැලීම් කිහිපයක් තිබේ: 1. PLN විදුලි වෝල්ටීයතාවයට සම්බන්ධ චාජර් සඳහා විදුලි හුදකලාව ප්‍රමුඛතාවයක් ලෙස පවතී. විදුලි සන්නායක වන තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය (උදා: ඇලුමිනියම්/තඹ) නිසි ලෙස ස්ථානගත කර පරිවරණය කළ යුතුය.
2. උෂ්ණත්වයට සහ වයසට යෑමට ප්‍රතිරෝධය TIM සහ සංයුක්ත ප්ලාස්ටික් දිගු කාලීනව වැඩ කරන උෂ්ණත්වවලදී ස්ථායී විය යුතුය. දැඩි වූ, ඉරිතලා ගිය හෝ හැකිළුණු ද්‍රව්‍ය තාප සම්බන්ධතා අඩු කර ඇත්ත වශයෙන්ම තාපය වැඩි කළ හැකිය.
3. රෙගුලාසි සහ ආරක්ෂක ප්‍රමිතීන් චාජර් නිෂ්පාදන ඇතැම් ප්‍රමිතීන් අනුගමනය කරයි (උදා: මතුපිට උෂ්ණත්වය, පරිවරණය සහ අසාමාන්‍ය තත්වයන්ට ප්‍රතිරෝධය සම්බන්ධයෙන්). නව ද්‍රව්‍ය මෙම අවශ්‍යතා සපුරාලිය යුතුය.
4. පරිශීලක සුවපහසුව තාක්ෂණිකව ආරක්ෂිත වුවද, අධික ලෙස රත් වූ චාජරයක් පරිශීලක අත්දැකීම පිරිහීමට ලක් කරයි. හොඳ තාප සැලසුමක් මඟින් මතුපිට උෂ්ණත්වය ස්පර්ශ කිරීමට පහසුව සහතික කෙරේ.
චාජර් කාර්යක්ෂමතාව සහ ප්‍රමාණයට තාප සන්නායක ද්‍රව්‍යවල බලපෑම නවීන චාජර් බොහෝ විට GaN (ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ්) තාක්ෂණය භාවිතා කරයි, එය වඩාත් කාර්යක්ෂම වන අතර චුම්භක සංරචක ප්‍රමාණයෙන් අඩු කළ හැකි වන පරිදි වේගවත් මාරු වීමට ඉඩ සලසයි. කෙසේ වෙතත්, GaN තාපය රහිත නොවේ - එය හුදෙක් පාඩු අඩු කරයි. විශාල බලයක් කුඩා පරිමාවකට ඇසුරුම් කළ විට, තාප කළමනාකරණය ඉතා වැදගත් වේ. තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදකයින්ට පහත දේ කිරීමට ඉඩ සලසයි: - සංරචක වඩාත් තදින් තැබීම, - උණුසුම් ස්ථාන උෂ්ණත්වයන් මර්දනය කිරීම, - සහ කුඩා ආකෘති සාධකයකින් ඉහළ කාර්ය සාධනයක් පවත්වා ගැනීම.
වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය ආරක්ෂාව කැප නොකර "කුඩා නමුත් බලවත්" චාජරයක් සාක්ෂාත් කර ගැනීමට උපකාරී වේ.
නිගමනය චාජර්වල තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය භාවිතය නවීන චාජර් නිර්මාණය පිටුපස ඇති වැදගත් යතුරක් වන අතර ඒවා සංයුක්ත, බලවත් සහ ආරක්ෂිතව පවතී. තාප පෑඩ් සහ තාප මැලියම් වැනි TIM වල සිට, තාප සන්නායක සංයුක්ත ප්ලාස්ටික් දක්වා, තාප සන්නායකතාවය පවත්වා ගෙන යන පරිවාරක සෙරමික් දක්වා, ග්‍රැෆයිට් තහඩු සහ ලෝහ තාප පැතිරීම් දක්වා - මේ සියල්ල තීරණාත්මක සංරචක වලින් තාපය පුළුල් ප්‍රදේශයකට යොමු කිරීමට ක්‍රියා කරන අතර එමඟින් එය පරිසරයට මුදා හැරිය හැකිය. නිසි තාප කළමනාකරණයක් සහිතව, චාජර් වඩාත් කල් පවතින හා කාර්යක්ෂම වනවා පමණක් නොව, උපාංගයට සහ එහි පරිශීලකයින්ට භාවිතා කිරීමට වඩාත් සුවපහසු සහ ආරක්ෂිත වේ.
ඔබ කැමති නම්, මට මෙම ලිපිය නිශ්චිත අවශ්‍යතා සඳහා අභිරුචිකරණය කළ හැකිය - උදාහරණයක් ලෙස, තාක්ෂණික බ්ලොග් සටහනක්, විද්‍යාත්මක පත්‍රිකාවක් (උපුටා දැක්වීම් සහිත) හෝ ඉදිරිපත් කිරීමේ ද්‍රව්‍ය සඳහා - සහ 65W/100W චාජර් සැලසුමක සහ එහි තාප ප්‍රවාහ රූප සටහනක සිද්ධි අධ්‍යයන උදාහරණයක් එක් කරන්න.
