小型电子设备难点,热设计的学习心得

科技   2024-09-05 08:01   广东  

文章来自面包板社区《热设计的世界 打开电子产品散热领域》书籍试读活动,作者:oxlm。更多书籍试读及开发板免费申请见面包板测评专区 https://mbb.eet-china.com/evaluating亦可点击文末阅读原文直达

以前做大音箱的时,散热问题从来都不是研发设计的重点问题点,因为发热量并不大,而且音箱散热空间也够,不存在散热不及时的问题。而近几年转做小型电子设备时,突然发现,除了功耗问题,另一个设计的难点就是散热了。因为体积小,器件发热量大,设备贴肤,导致设计举步维艰。而看到面包板上有这本书时,就第一时间申请了,也非常幸运得拿到的试读名额。

拿到这本书,大致翻看了一下目录,就发现一个有意思的点。居然有一章命名成“反恐精英CS”,随后便打开这一部分进行查看。查看后,发现挺有意思,这是以反恐精英这个游戏的一个场景为例子,对热仿真进行了预热。而在之后的细看全书中,也发现,作者挺会使用这种手法的,几乎每一个枯燥的知识点前面都会附带一个与知识点贴近的生动的场景例子,使阅读变得没那么枯燥,知识点没那么晦涩难懂。

通读书本会发现,这本书的组织模式属于将读者当小白,知识点采用循序渐进的方式引入(首章讲热设计的基础理论传热学和流体力学,第二章讲工程应用中热设计的考量点,第三章讲目前市面上已有的散热器件,第二章讲热仿真,第五章讲热测试,之后章节以例子的形式讲不同类型产品的热设计细节),虽未做知识点的深入讲解练习,但作为一本热设计的入门书,参考书已经绰绰有余了。

在通读此书前,我一直认为,与我们产品形态最为类似的形态为智能手表(带安卓方案),而考虑到手表任务负荷一般不算太重(顶多GPS开启,开AI算法时可能会发热大点),手机场景可能最为接近我们的设计痛点(散热空间小,发热量大,无法使用风扇散热)。而通过阅读本书的小米10的热设计点,我学到了一个点,小型设备的热设计的关键理念,可以概括为“均温和高效的热传导”。而为了达到这种效果,主要发热器件与散热器件之间的连接采用导热硅脂或导热凝胶连接,以非接触面积。而在导热材料上方,又尽可能大面积的覆盖高效匀热材料,如铜箔,VC匀温板,石墨片之类的材料,以达到热量快速散开的目的。而软件设计上,会通过算法控制不同场景下的温度控制策略,已达到最佳的温度控制体验。

在我们的设计中,器件空间更加的小,小到连PCB都只能用软FPC来做,发热器件多,摄像头,高速switch,微型显示器,每个都是大的热源,最难搞的是,产品因为形态小,贴近皮肤,几乎大半的位置都只能按最严格的标准来设计,剩余的部分也不能按照最宽松的办法设计。而最近就出了一个问题,由于设计只考虑了外部使用温度符合标准,未考虑内部器件的工作温度,导致直接出现了器件热保护,正常功能无法运行的结局。而通过通读本书后,我发现,其实我们设计一直漏了一个点,就是内部实际温度需要可获取,以便做合适的策略去规避问题,这也是我们日后设计需要加上的点。

作者:oxlm,来源:面包板社区



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