சார்ஜர்களில் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களின் பயன்பாடு

சார்ஜர்களில் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களின் பயன்பாடு

சார்ஜிங் தொழில்நுட்பம் அதிவேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. பருமனான மற்றும் கனமான அடாப்டர்களில் இருந்து, 30W, 65W, மற்றும் 100W-க்கும் அதிகமான உயர்-சக்தி சார்ஜிங் திறன் கொண்ட சிறிய, எடை குறைந்த சார்ஜர்கள் வரை இப்போது கிடைக்கின்றன. இருப்பினும், இந்த கச்சிதமான வடிவமைப்புகள் மற்றும் உயர் செயல்திறனுக்குப் பின்னால் ஒரு தொடர்ச்சியான சவால் உள்ளது: வெப்பம். அதிகப்படியான வெப்பம் சார்ஜர்களைத் தொடுவதற்கு அசௌகரியமாக்குவது மட்டுமல்லாமல், செயல்திறனைக் குறைத்து, பாகங்களின் தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்தி, தீவிரமான சூழ்நிலைகளில் செயலிழப்புகளையும் தூண்டக்கூடும். அதனால்தான், வெப்பத்தைக் கடத்தும் பொருட்களின் பயன்பாடு நவீன சார்ஜர் வடிவமைப்பின் ஒரு முக்கிய அம்சமாக உள்ளது.

சார்ஜர் ஏன் வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது?

ஒரு சார்ஜர் என்பது, சுவர் சாக்கெட்டிலிருந்து வரும் ஏசி மின்சாரத்தை, செல்போன், லேப்டாப் அல்லது பிற சாதனங்களில் பயன்படுத்துவதற்கு ஏற்ற டிசி மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. இந்த மாற்றும் செயல்முறை ஒருபோதும் 100% செயல்திறன் மிக்கதாக இருப்பதில்லை. பல்வேறு காரணங்களால் சிறிதளவு ஆற்றல் வெப்பமாக இழக்கப்படுகிறது:

1. MOSFETகள் மற்றும் ஸ்விட்சிங் டிரான்சிஸ்டர்கள் போன்ற மின் கூறுகளில் ஏற்படும் ஸ்விட்சிங் இழப்புகள்.
2. மின்மாற்றிகள் மற்றும் மின்தூண்டிகளில், குறிப்பாக உயர் நிலைமாற்ற அதிர்வெண்களில் ஏற்படும் தாமிர இழப்புகள் மற்றும் உள்ளக இழப்புகள்.
3. நேராக்கி மற்றும் பாதுகாப்பு கூறுகளில் ஏற்படும் இழப்புகள்.
4. குறிப்பாக அதிக மின்னோட்டம் பாயும்போது, ​​PCB தடங்கள் மற்றும் இணைப்பிகளில் இழப்பு ஏற்படுதல்.

65W அல்லது 100W போன்ற அதிக சக்தி வாய்ந்த சார்ஜர்கள் அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன. மேலும், நவீன சார்ஜர்கள் பெரும்பாலும் சிறியதாக இருப்பதால், வெப்பத்தை வெளியேற்றுவதற்கான இடம் குறைவாகவே உள்ளது. இந்த இடத்தில்தான் வெப்பத்தைக் கடத்தும் பொருட்கள் பயன்படுகின்றன: அவை வெப்பத்தை அதன் மூலத்திலிருந்து (சூடான பாகம்) ஒரு பெரிய பகுதிக்கு மாற்ற உதவுகின்றன, இதனால் அந்த வெப்பம் காற்றில் சிதறடிக்கப்படுகிறது.

வெப்பத்தைக் கடத்தும் பொருள் என்றால் என்ன?

வெப்பக் கடத்தும் பொருட்கள் என்பவை ஒப்பீட்டளவில் அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் (வெப்பத்தைக் கடத்தும் திறன்) கொண்ட பொருட்களாகும், இவை வெப்பப் பரிமாற்றத்தை விரைவுபடுத்தும். சார்ஜர்களைப் பொறுத்தவரை, இந்தப் பொருட்கள் விசிறிகளைப் போல "குளிர்விப்பான்களாக" அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மாறாக, அவை வெப்பக் கடத்தல் மற்றும் வெப்பப் பரவல் கொள்கைகளின்படி செயலற்ற முறையில் செயல்படுகின்றன; சுற்றுச்சூழலில் வெப்பத்தைப் பரப்புவதற்கு இயற்கையான வெப்பச்சலனம் மற்றும் கதிர்வீச்சைச் சார்ந்திருக்கின்றன.

வெப்பக் கடத்துத்திறன் பொதுவாக W/m·K என்ற அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த மதிப்பு எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அந்தப் பொருள் அவ்வளவு சிறப்பாக வெப்பத்தைக் கடத்தும். ஒரு பொது விதியாக:
– பொதுவான பிளாஸ்டிக்குகள்: குறைவு (பொதுவாக < 1 W/m·K) - அலுமினியம்: அதிகம் (சுமார் நூற்றுக்கணக்கான W/m·K) - தாமிரம்: மிக அதிகம் (அலுமினியத்தை விட அதிகம்) - சில பீங்கான்கள்: வகையைப் பொறுத்து மிதமானது முதல் அதிகம் வரை இருக்கலாம் - கிராஃபைட்/கிராஃபீன் தாள்: சில திசைகளில் வெப்பத்தைப் பரப்புவதில் மிகவும் பயனுள்ளது. சார்ஜர்களில் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களின் செயல்பாடுகள் சார்ஜர்களில் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவது வெறுமனே "வெப்பநிலையைக் குறைப்பது" என்பதைத் தாண்டி, மேலும் குறிப்பிட்ட வடிவமைப்பு இலக்குகளைக் கொண்டுள்ளது: 1. முக்கிய பாகங்களின் உச்ச வெப்பநிலையைக் குறைத்தல் MOSFETகள், டையோடுகள், மின்மாற்றிகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு ICகள் போன்ற பாகங்களுக்கு இயக்க வெப்பநிலை வரம்புகள் உள்ளன. அவை அதிக வெப்பமடைந்தால், செயல்திறன் குறைகிறது, ஆயுட்காலம் குறைகிறது, மேலும் வெப்பப் பாதுகாப்பு அடிக்கடி செயல்படக்கூடும். 2. வெப்பத்தை மிகவும் சீராகப் பரப்புதல் குறைந்த வெப்பநிலையில் சீராகப் பரப்பப்பட்ட வெப்பத்தை விட, ஒரே இடத்தில் உள்ள அதிக வெப்பமான பகுதி மிகவும் ஆபத்தானது. 3. நம்பகத்தன்மை மற்றும் ஆயுட்காலத்தை அதிகரித்தல் பல மின்னணுக் கோளாறுகள் அதிக வெப்பநிலையால் துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன. மின்னணுவியலில் ஒரு பொதுவான விதி என்னவென்றால், உயர்ந்த வெப்பநிலை காப்புப் பொருட்கள், பற்றவைப்புப் பொருள் (சாலிடர்) மற்றும் மின்தேக்கிகளின் தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்துகிறது. 4. சிறிய வடிவமைப்புகளை ஆதரிக்கிறது. நல்ல வெப்ப மேலாண்மையுடன், உற்பத்தியாளர்கள் பாதுகாப்பு மற்றும் நம்பகத்தன்மையை இழக்காமல் சார்ஜர்களை சிறியதாக உருவாக்க முடியும். பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களின் வகைகள் 1. வெப்ப இடைமுகப் பொருள் (TIM) TIM என்பது ஒரு சூடான கூறுக்கும், உள் சட்டகம், வெப்பப் பரப்பி அல்லது சில உறைகள் போன்ற "வெப்பப் பரப்பி/சிதறடிப்பான்" ஆகச் செயல்படும் ஒரு பகுதிக்கும் இடையில் வைக்கப்படும் ஒரு இடைநிலைப் பொருளாகும். முற்றிலும் தட்டையாக இல்லாத மேற்பரப்புகளால் ஏற்படும் நுண்ணிய இடைவெளிகளை நிரப்புவதே இதன் செயல்பாடாகும். TIM-இன் எடுத்துக்காட்டுகள்: - வெப்பத் திண்டு (மீள்தன்மைத் தாள்): நிறுவுவதற்கு எளிதானது, இடைவெளிகளை நிரப்புவதற்கு நல்லது. - வெப்பப் பசை/கிரீஸ்: நல்ல கடத்துத்திறன் கொண்டது, ஆனால் சிதறல்களைத் தவிர்க்க நேர்த்தியாகப் பூச வேண்டும். - வெப்பப் பசை: ஒரே நேரத்தில் ஒட்டவும் வெப்பத்தைக் கடத்தவும் செய்கிறது, சிறிய வடிவமைப்புகளுக்கு ஏற்றது. சார்ஜர்களில், வெப்பம் வெளிப்புற மேற்பரப்புக்குப் பரவுவதற்காக, மின் கூறுகளுக்கும் உறையுடன் இணைக்கப்பட்ட உள் பாகங்களுக்கும் இடையில் TIM அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது. 2. வெப்பத்தைக் கடத்தும் பிளாஸ்டிக் சார்ஜர்கள், அவற்றின் சிறந்த மின் காப்புத்தன்மை மற்றும் குறைந்த விலை காரணமாகப் பொதுவாக பிளாஸ்டிக் உறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆனால், சாதாரண பிளாஸ்டிக்கால் வெப்பத்தை அவ்வளவு சிறப்பாகக் கடத்த முடியாது என்பதே சிக்கலாகும். இதற்கான தீர்வு: போரான் நைட்ரைடு, அலுமினியம் நைட்ரைடு அல்லது பிற பீங்கான் துகள்கள் போன்ற வெப்பத்தைக் கடத்தும் நிரப்பிகளைக் கொண்ட கலப்புப் பிளாஸ்டிக். இதன் விளைவாக, உறை மின்காப்புத்தன்மையுடன் இருப்பதுடன், அதன் வெப்பக் கடத்தும் திறனும் அதிகரிக்கிறது.

நன்மைகள்: - மின்சார ரீதியாகப் பாதுகாப்பாக உள்ளது (மின்காப்பு). - உறையின் மேற்பரப்பு வழியாக வெப்பத்தை வெளியேற்ற உதவும். - தொடுவதற்குப் பாதுகாப்பாக இருக்க வேண்டிய நுகர்வோர் சாதனங்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது. சவால்கள்: - அதிக மூலப்பொருள் செலவுகள். - வார்ப்பின் போது நிரப்பிகள் பிளாஸ்டிக்கின் ஓட்டத்தைப் பாதிப்பதால், உற்பத்தி செய்வது மிகவும் சவாலாக இருக்கலாம். 3. செராமிக்ஸ் மற்றும் செராமிக் நிரப்பிகள் சில செராமிக்ஸ் வகைகள் வெப்பத்தைக் கடத்தும் அதே நேரத்தில் மின்காப்புகளாகவும் இருப்பதால் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இது வெப்பப் பரிமாற்றம் தேவைப்படும், ஆனால் மின்சாரத்தைக் கடத்தக் கூடாத பகுதிகளுக்கு ஏற்றது. எடுத்துக்காட்டாக, சில வடிவமைப்புகள் செராமிக் பாகங்களை வெப்ப வெளியேற்றப் பாதைகளாக அல்லது வெப்ப-மின் காப்பான்களாக ஒருங்கிணைக்கின்றன. பொருட்களுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள்: - அலுமினியம் நைட்ரைடு (AlN): அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் நல்ல மின்காப்பு. - போரான் நைட்ரைடு (BN): பெரும்பாலும் ஒரு நிரப்பியாக அல்லது தகடாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. 4. வெப்பப் பரப்பிகளாக அலுமினியம் மற்றும் தாமிரம் ஒரு சார்ஜரின் வெளிப்புற உறை பெரும்பாலும் பிளாஸ்டிக்காக இருந்தாலும், உட்புறத்தில் சில சமயங்களில் வெப்பத்தைப் பரப்புவதற்காக அலுமினியம்/தாமிரத் தகடுகள் அல்லது சட்டங்கள் இருக்கும். அலுமினியம் எடை குறைவாகவும் விலை மலிவாகவும் இருப்பதால் பொதுவாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது, அதே சமயம் தாமிரம் வெப்பத்தை சிறப்பாகக் கடத்துகிறது, ஆனால் அது கனமானது மற்றும் அதிக விலை கொண்டது. திறமையான வெப்பத் தொடர்பிற்காக, உள்ளக உலோகங்கள் பெரும்பாலும் TIM உடன் இணைக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், உலோகம் ஒரு மின் கடத்தி என்பதால், வடிவமைப்பில் காப்பு தூரம் மற்றும் மின் பாதுகாப்பு (ஊடுருவல்/இடைவெளி) ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்த வேண்டும். 5. வெப்பப் பரவலுக்கான கிராஃபைட் தாள் கிராஃபைட் தாள்கள் (கிராஃபைட் வெப்பத் தாள்கள்) ஸ்மார்ட்போன்கள் போன்ற மெல்லிய சாதனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் இப்போது சிறிய சார்ஜர் வடிவமைப்புகளிலும் அதிக முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன. கிராஃபைட் அதன் மேற்பரப்பில் வெப்பத்தை மிக நன்றாகப் பரப்பும் திறனைக் கொண்டுள்ளது, இது வெப்பப் புள்ளிகளைச் சமன் செய்ய உதவுகிறது, இதனால் உறையின் மேற்பரப்பு ஒரே இடத்தில் மட்டும் சூடாகாது. வடிவமைப்பு மற்றும் பாதுகாப்பு பரிசீலனைகள் ஒரு சார்ஜரில் வெப்பத்தை நிர்வகிப்பது என்பது வெறுமனே "வெப்பத்தைக் கடத்தும் பொருளைச் சேர்ப்பது" அல்ல. பல முக்கியமான பரிசீலனைகள் உள்ளன: 1. மின் காப்பு ஒரு முன்னுரிமையாக உள்ளது சார்ஜர்கள் PLN மின் அழுத்தத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. மின் கடத்திகளாக இருக்கும் வெப்பத்தைக் கடத்தும் பொருட்கள் (எ.கா. அலுமினியம்/தாமிரம்) சரியாக நிலைநிறுத்தப்பட்டு காப்பிடப்பட வேண்டும். 2. வெப்பநிலை மற்றும் காலப்போக்கில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு எதிரான எதிர்ப்புத்திறன்: TIM மற்றும் கலப்பு பிளாஸ்டிக்குகள் நீண்ட கால இயக்க வெப்பநிலையில் நிலையானதாக இருக்க வேண்டும். கடினமான, விரிசல் விட்ட, அல்லது சுருங்கிய பொருட்கள் வெப்பத் தொடர்பைக் குறைத்து, உண்மையில் வெப்பத்தை அதிகரிக்கக்கூடும். 3. பாதுகாப்பு விதிமுறைகள் மற்றும் தரநிலைகள்: சார்ஜர் தயாரிப்புகள் குறிப்பிட்ட தரநிலைகளைப் பின்பற்றுகின்றன (எ.கா., மேற்பரப்பு வெப்பநிலை, காப்பு மற்றும் அசாதாரண நிலைமைகளுக்கு எதிரான எதிர்ப்புத்திறன்). புதிய பொருட்கள் இந்தத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். 4. பயனர் வசதி: தொழில்நுட்ப ரீதியாகப் பாதுகாப்பானதாக இருந்தாலும், அதிக வெப்பமடையும் சார்ஜர் பயனர் அனுபவத்தைக் குறைக்கும். நல்ல வெப்ப வடிவமைப்பு, மேற்பரப்பு வெப்பநிலை தொடுவதற்கு வசதியாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது. சார்ஜர் செயல்திறன் மற்றும் அளவில் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களின் தாக்கம்: நவீன சார்ஜர்கள் பெரும்பாலும் GaN (காலியம் நைட்ரைடு) தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது அதிக செயல்திறன் கொண்டது மற்றும் வேகமான நிலைமாற்றத்தை செயல்படுத்துகிறது, இதனால் சிறிய காந்தக் கூறுகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், GaN வெப்பமற்றது அல்ல - அது இழப்புகளை மட்டுமே குறைக்கிறது. அதிக சக்தி ஒரு சிறிய அளவில் அடைக்கப்படும்போது, ​​வெப்ப மேலாண்மை முக்கியமானதாகிறது. வெப்பக் கடத்தும் பொருட்கள் உற்பத்தியாளர்களை அனுமதிக்கின்றன: - கூறுகளை மிகவும் இறுக்கமாகப் பொருத்த, - அதிக வெப்பப் புள்ளி வெப்பநிலைகளைக் கட்டுப்படுத்த, - மற்றும் ஒரு சிறிய வடிவத்தில் உயர் செயல்திறனைப் பராமரிக்க. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், வெப்பக் கடத்தும் பொருட்கள் பாதுகாப்பில் சமரசம் செய்யாமல் "சிறிய ஆனால் வேகமான" சார்ஜர்களை அடைய உதவுகின்றன. முடிவுரை: சார்ஜர்களில் வெப்பக் கடத்தும் பொருட்களின் பயன்பாடு, கச்சிதமான, சக்திவாய்ந்த மற்றும் பாதுகாப்பான நவீன சார்ஜர்களின் வடிவமைப்பிற்குப் பின்னால் உள்ள முக்கிய காரணிகளில் ஒன்றாகும். வெப்பப் பட்டைகள் மற்றும் வெப்பப் பசைகள் போன்ற வெப்பக் கடத்தும் பொருட்கள் (TIMs), வெப்பத்தைக் கடத்தும் கலப்பு பிளாஸ்டிக்குகள், வெப்பக் கடத்தும் தன்மையுடன் இருக்கும் காப்பு பீங்கான்கள், கிராஃபைட் தாள்கள் மற்றும் உலோக வெப்பப் பரப்பிகள் வரை—இவை அனைத்தும் முக்கியமான கூறுகளிலிருந்து வெப்பத்தை ஒரு பரந்த பகுதிக்குக் கொண்டு செல்ல உதவுகின்றன, அதனால் அது சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்படலாம். சரியான வெப்ப மேலாண்மையுடன், சார்ஜர்கள் அதிக நீடித்து உழைப்பதாகவும், திறமையானதாகவும் இருப்பது மட்டுமல்லாமல், பயன்படுத்துவதற்கு மிகவும் வசதியாகவும், சாதனம் மற்றும் பயனர் இருவருக்கும் பாதுகாப்பானதாகவும் இருக்கின்றன. நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்காக—உதாரணமாக, தொழில்நுட்ப வலைப்பதிவு இடுகைகள், அறிவியல் ஆய்வுக் கட்டுரைகள் (மேற்கோள்களுடன்), அல்லது விளக்கக்காட்சிப் பொருட்கள்—நான் தனிப்பயனாக்க முடியும், மேலும் 65W/100W சார்ஜர் வடிவமைப்புகளின் நிகழ்வு ஆய்வுகள் மற்றும் அவற்றின் வெப்ப ஓட்ட வரைபடங்களையும் சேர்க்க முடியும்.