방열 설계 시 효과적인 비용 절감 방법을 채택하면 불필요한 비용을 줄이는 동시에 전체 시스템의 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

1-디레이팅 설계로 비용 절감

디레이팅 설계는 작동 중에 구성 요소나 제품이 받는 전기적, 열적, 기계적 응력을 의도적으로 줄이는 설계 방법입니다. 실제 생산 및 사용 시나리오에서 전자 장비의 안정성은 구성 요소에 가해지는 응력을 줄임으로써 개선될 수 있습니다.

2D 및 3D 패키징 방식의 방열 경로 다이어그램

l 작동 스트레스 감소 : 제품 설계 및 작동 중에 작동 부하 감소, 작동 주파수 제어, 전류 및 전압 제한 등을 통해 구성 요소의 작동 스트레스를 줄일 수 있습니다.

l 환경 스트레스 감소: 온도 여유가 더 큰 구성 요소를 선택하거나 잘 밀봉된 패키지를 사용하여 구성 요소에 대한 온도, 습도 및 압력의 영향을 줄이는 등 적절한 구성 요소 유형, 레이아웃 및 포장 형태를 선택하여 환경 스트레스를 줄입니다. 

l 신뢰성 엔지니어링 애플리케이션: 합리적인 이중화 설계, 오류 감지 및 격리 등을 통해 구성 요소 오류의 위험을 더욱 줄일 수 있습니다.

작동 중 부품에 가해지는 스트레스를 줄임으로써 전력 소비와 발열을 줄일 수 있습니다. 전력 장치가 정격 스트레스 이하의 조건에서 작동하면 전력 소비와 열 발생이 줄어들어 시스템의 에너지 효율성과 신뢰성이 향상됩니다. 장기적으로 용량 감소 설계는 구성 요소 수명을 효과적으로 늘리고, 고장률을 줄이고, 유지 관리 작업량을 줄여 비용을 절감합니다.

2-레이아웃 최적화

방열 부품의 합리적인 배치를 통해 라디에이터의 작업 효율성을 크게 향상시킬 수 있으며, 합리적인 부품 레이아웃 전략을 통해 제품 성능과 비용 간의 균형을 이룰 수 있습니다.

l 방열부품 분산 : 열을 많이 발생하는 부품을 분산시켜 단위면적당 열부하를 줄인다.

l 열 방출에 도움이 되는 위치: 통풍구 근처나 장치 가장자리 등 열 방출에 도움이 되는 위치에 발열체를 놓습니다.

l 엇갈린 배열: 레이아웃 중에 가열 구성 요소를 다른 일반 구성 요소와 엇갈리게 배치하고 가열 구성 요소를 온도에 민감한 구성 요소에서 멀리 유지하여 열에 민감한 구성 요소에 미치는 영향을 줄이십시오.

l 공기 흐름 개선: 방향 설계 및 구성 요소 레이아웃을 변경하여 공기 흐름 경로가 최적화되고 유량이 증가하며 열 전달 계수가 향상됩니다.

구성요소 간 권장 간격

3-냉각방식 선택

전자 부품의 성능이 향상되고 집적도가 높아짐에 따라 전력 밀도가 지속적으로 증가하여 작동 중 전자 부품에서 발생하는 열이 크게 증가합니다. 전자 부품의 방열 방법을 선택할 때 온도 제어 요구 사항에는 주로 다음과 같은 측면이 포함됩니다.

l 온도 범위: 구성 요소마다 온도 허용 범위가 다릅니다. 예를 들어 CPU와 같은 고성능 칩의 작동 온도 요구 사항은 85~100°C이지만 일부 저전력 장치는 더 높은 온도를 견딜 수 있으므로 냉각 시스템은 구성 요소를 보장해야 합니다. 안전한 온도 범위 내에서 작동하십시오.

l 온도 제어 정확도: 온도 제어 요구 사항이 엄격한 일부 시나리오에서는 구성 요소 성능 저하 또는 지나치게 높거나 낮은 온도로 인한 손상을 방지하기 위해 온도를 정확하게 제어할 수 있는 방열 솔루션을 채택해야 합니다.

l 주변 온도: 전자 장비의 방열 효과는 장치 자체의 방열 용량에 따라 달라질 뿐만 아니라 주변 주변 온도의 영향을 받습니다. 방열 설계는 주변 온도의 변화를 고려하고 방열 수단을 통해 장치를 적절한 온도 범위 내에 유지하려고 해야 합니다.

l 전력 소모와 신뢰성: 일부 저전력 전자 부품은 발열이 적을 때 자연 냉각을 사용할 수 있지만, 고전력 장치의 경우 높은 부하에서 정상적인 성능을 유지하고 사용 수명을 연장하기 위해 더 효율적인 냉각 기술이 필요하다.

l 밀폐성 및 집적도: 밀폐되고 고밀도로 조립된 기기의 경우, 발열량이 높지 않다면 자연 방열에 의존할 수 있습니다. 하지만 소자의 집적도가 높고 발열량이 큰 경우에는 강제 방열이나 액체 냉각 등 더욱 효과적인 방열 기술이 필요합니다. 액체 냉각 및 히트파이프 기술은 고출력, 고발열 환경, 예를 들어 행파관, 마그네트론, 고출력 증폭관 등 고출력 전자 부품, 서버 및 고전력 장비, 그리고 신에너지 자동차의 3전 시스템 등에서 독보적인 장점을 가지고 있습니다.

       충전 파일 공기 냉각 모듈             충전 파일 액체 냉각 모듈

전자 부품의 방열 방법을 선택할 때는 발열량 및 열유속 밀도, 주변 온도 및 작동 온도, 공간 제약 및 단열 요구 사항, 비용 및 타당성 등의 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 적절한 방열 기술과 방열 장치를 사용하여 구성 요소가 적절한 온도에서 작동하도록 보장함으로써 시스템 교체 및 유지 관리 비용을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 또한, 과거 프로젝트를 재사용하는 것도 개발 및 제조 비용을 줄이고 신뢰성을 향상시키는 효과적인 전략입니다.

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