SBC 전원 공급 장치의 열 설계
단일 보드 컴퓨터(SBC)는 많은 제어 문제에 대한 손쉬운 통합 솔루션을 나타냅니다. 이 아이디어의 인기로 인해 상대적으로 단순한 마이크로컨트롤러 기반 솔루션에서 복잡하지만 컴팩트한 고성능 프로세서 및 필드 프로그래밍 가능 하이브리드 게이트에 이르기까지 광범위한 성능 및 비용 요구 사항을 충족하는 시장의 SBC 제품 수가 급증했습니다. 배열. 일반적으로 많은 양의 컴퓨팅 성능을 작은 공간에 패키징해야 하는 필요성은 셸 및 패키지 설계에 문제를 일으키고 전원 공급 장치 하위 시스템에 연쇄 효과가 있습니다.
열은 전자 시스템의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 전자 회로, 특히 전력 변환 및 전송에 사용되는 전자 회로는 일반적으로 낮은 온도에서 더 효율적으로 작동하며 결과적으로 폐열 형태로 에너지를 덜 소모하는 경향이 있습니다. 전체 시스템의 전력 출력이 증가함에 따라 효과적인 냉각으로 얻을 수 있는 효율성 이득이 크게 증가합니다.
냉각기 작동도 신뢰성에 연쇄 반응을 일으킬 것입니다. 시스템이 더 낮은 온도에서 작동되면 주어진 시간 내에 고장 확률이 줄어듭니다. 이러한 요인으로 인해 냉각 및 부하 대 효율 곡선과 같은 전원 공급 장치 설계 옵션을 검토할 때 모든 가능성을 고려하는 것이 중요합니다. 전원 공급 장치와 같은 전자 장치의 방열에는 복사, 대류 및 전도의 세 가지 주요 방법이 있습니다. 대부분의 환경에서 사용되는 전자 시스템의 경우 대류와 전도가 가장 중요합니다.
대류를 통해 에너지가 시스템의 고체 구성 요소에서 공기 분자로 전달될 때 전원 공급 장치에서 열이 전달됩니다. 열 손실률은 시스템을 통해 흐르는 공기의 속도에 비례합니다. 따라서 강제 공기 냉각은 공기 분자에 에너지를 전달하는 열 조립체에 의해 생성된 자연 운동보다 더 높은 수준의 냉각을 제공합니다.
PCB 기판 또는 시스템 섀시를 통한 전도는 전통적으로 대류보다 덜 중요한 것으로 간주되지만 전원 공급 장치에서 열을 발산하는 추가 방법을 제공합니다. 또한 SBC 기반 시스템에서는 전원 공급 장치의 열이 프로세서 콤플렉스로 전달되지 않는 것도 중요합니다. 높은 부하 조건에서 장치가 자체 보호를 위해 열 차단 상태로 들어갈 가능성이 높아지기 때문입니다.
일반적으로 PCB의 높은 구리 함량과 하우징의 금속은 열이 전도를 통해 전원 공급 장치에서 빠져나가는 좋은 경로를 제공하는 데 도움이 됩니다. 인클로저 외부에 설치된 라디에이터는 시스템의 열을 대류에 의해 손실될 수 있는 위치로 전달하는 데 도움이 됩니다. 열전도성 접착제로 냉각할 장비 사이의 틈을 채우고 장비에서 라디에이터로의 열 전달을 최대화하는 것이 좋습니다. 볼트 또는 클램프는 접촉 압력을 증가시켜 방열판으로의 열 전달도 향상시킵니다.
시스템의 전원 공급 장치 방향은 내부 구성 요소의 레이아웃에 따라 냉각 성능에도 영향을 미칩니다. 뜨거운 공기가 상승하는 경향이 있으므로 SBC 아래에 설치된 전원 공급 장치는 열을 프로세서 컴플렉스의 구성 요소로 전달하는 경향이 있습니다. 보드가 수직으로 설치되고 PSU가 측면에 있으면 열풍의 영향이 적습니다. 그러나 열에 민감한 구성 요소는 장치 하단에 배치하는 것이 좋습니다.
방열판을 내부에서 사용할 때 가장 큰 방열판의 핀은 공기 흐름 방향과 평행해야 합니다. 당연히 기류는 장애물에 의해 제한되므로 고려해야 합니다. 공기가 시스템을 떠나는 방식은 공기 흐름의 효율성을 결정하는 데 도움이 됩니다. 압력 축적을 방지하고 팬의 효율을 줄이려면 공기 배출구의 단면적이 흡입구 단면적보다 최소 50% 커야 합니다.
이러한 요소를 고려하여 전체 시스템에 대해 설계된 열 매개변수를 고려함으로써 설계자는 고성능 SBC의 가용성을 최대한 활용할 수 있을 뿐만 아니라 기성품 전력 변환기를 최대한 활용할 수 있습니다.
