Dlaczego sprzęt elektroniczny potrafi się zapalić? Jak zapobiegać?

Drogi Czytelniku: jeśli czytasz ten artykuł na urządzeniu elektronicznym typu laptop, tablet czy smartphone zerknij na jego konstrukcję. Z pewnością dostrzegłeś szereg otworów w obudowie, a być może słyszysz również "szum" pracy wentylatora zamontowanego wewnątrz. Te elementy konstrukcyjne - plus szereg innych jak radiatory czy rurki cieple – służą jednemu: chłodzeniu układu elektronicznego. Elektronika jest „wrażliwa” na efekt przegrzania co w skrajnych warunkach może prowadzić do zapalania urządzenia. Dlatego m.in. nie zostawiaj włączonego laptopa na poduszce, która przysłania otwory wentylacyjne.

Często słyszymy o tym, że niektórzy producenci laptopów wycofują wybrane modele z rynku z uwagi na możliwość przegrzania i uszkodzenia urządzenia, a nawet jego zapalenia. Przyczyną jest zawsze wada konstrukcyjna. Sytuacjom takim można zapobiec, dzięki zastosowaniu odpowiednich narzędzi symulacyjnych.

W trosce o zapewnienie optymalnego efektu chłodzenia, inżynier mechanik musi sprawdzić swoją koncepcję konstrukcyjną tj. m.in. dobór radiatorów, wentylatorów i odpowiednich otworów w obudowie urządzenia. Najlepszym ekonomicznie i operacyjnie sposobem na taki test jest program obliczeniowy z grupy CFD (ang. computational fluid dynamics), który oprócz fundamentalnych celów obliczeniowych związanych z wymianą ciepła posiada jeszcze dostosowanie branżowe, uwzględniające budowę urządzeń elektronicznych – mówi Tomasz Jęczarek. menedżer ds. rozwoju w DPS Software

Termiczne właściwości i wymagania chłodzenia dla standardowych komponentów elektronicznych ocenia Moduł Electronic Cooling, dostępny w SOLIDWORKS Flow Simulation.

SOLIDWORKS Flow z modułem Electronic Cooling daje projektantom i inżynierom wspaniały zestaw narzędzi do radzenia sobie z trudnymi wyzwaniami, takimi jak:

• Optymalizacja przepływu powietrza – zapewnienie właściwej objętości przepływu chłodzenia dla wszystkich komponentów jest kluczowym wyzwaniem inżynieryjnym. Optymalizacja przepływu powietrza może wymagać ruchome elementów i / lub tworzenia przegród i kanałów powietrznych

• Projektowanie termiczne produktu – należy zbadać ogólne zachowanie termiczne i zapewnić prawidłowe działanie produktu, w tym cykle nagrzewania / schładzania i maksymalną temperaturę pod obciążeniem

• Wybór/konstrukcja radiatora – wybór właściwego radiatora może mieć kluczowe znaczenie dla żywotności chłodzonego elementu. Prawidłowy radiator określa się tylko przy znajomości całkowitego przepływu powietrza i temperatury oraz jej wpływu na elementy występujące na płytce drukowanej

• Symulacja termiczna PCB – badanie płytki pozwala projektantowi ocenić rozmieszczenie elementów, użycie rur cieplnych, podkładek termicznych i materiałów

• Wybór wentylatora – optymalizacja wyboru i rozmieszczenia wentylatora może mieć strategiczny wpływ na ogólną sprawność cieplną projektu

Narzędzia specyficzne dla branży w module Electronic Cooling są skierowane bezpośrednio do inżyniera mechanika projektującego obudowy komponentów elektronicznych. Narzędzia są łatwe w użyciu, zapewniają wyjątkową moc symulacji:

• Ciepło Joule – oblicza stan moc cieplną w elektroprzewodzących ciałach stałych i jest automatycznie uwzględniany w analizie termicznej

• Układy dwu-rezystorowe – modele rezystorów są przygotowane w oparciu o zatwierdzony standard JEDEC. Oznacza to znaczny wzrost dokładności wyników w porównaniu do tradycyjnego pojedynczego rezystora

• Heat Pipes (rurki cieplne) – prosta metoda modelowania elementów powszechnie występujących np. w laptopach i innych ograniczonych przestrzeniach dla odprowadzenia ciepła

• Generatory płytek drukowanych – umożliwia uzyskanie struktury PCB . Proste i standardowe podejście do określania właściwości fizycznych wielowarstwowych płytek drukowanych.

• Baza danych inżynierskich – udoskonalona baza danych inżynieryjnych obejmuje szeroka gamę elementów wykorzystywanych w projektach elektronicznych