آموزش الکترونیکالکترونیک

هیت سینک چیست؟ نحوه کار و انواع هیت سینک

هیت سینک یکی از رایج ترین اجزا برای مدیریت حرارت در دستگاه ها، ماشین آلات و حتی در سیستم های رایانه است. این مولفه به قدری فراگیر است که توسط افرادی که حتی با این فناوری آشنایی زیادی ندارند نیز استفاده میشود. در این مقاله ما به نحوه کار و انواع هیت سینک در دستگاه ها میپردازیم. همچنین پیکربندی فعال و غیرفعال هیت سینک را توضیح میدهیم.

هیت سینک چیست؟

هیت سینک جزئی است که باعث افزایش جریان گرما از یک دستگاه گرم می شود. این کا با افزایش سطح کار دستگاه و مقداری مایع با دمای پایین که در سطح بزرگ شده حرکت میکند، به انجام میرسد. در هر دستگاهی ممکن است پیکربندی های مختلفی از هیت سینک ها با اشکال، طرح ها و رنگ های مختلفی یافت شود. در تصویر زیر یک هیت سینک معمولی که در کامپیوتر ها استفاده میشود را مشاهده میکنید.

هیت سینک معمولی در کامپیوتر

به طور کلی دو نکته مهم در نحوه کار هیت سینک ها وجود دارد:

برای یادگیری آردوینو (برنامه نویسی، ساخت ربات، ارتباط با اندروید) روی دوره آموزش آردوینو کلیک کنید.
برای یادگیری کامل الکترونیک روی دوره آموزش الکترونیک کلیک کنید.

  1. هر چقدر هیت سینک سطح بیشتری داشته باشد، گرما را راحت تر است دست میدهد. برای همین است که هیت سینک ها را طوری لبه لبه طراحی میکنند که راحت تر گرما را از دست بدهند.
  2. هر چقدر ماده ای که در طراحی هیت سینک استفاده شده بهتر گرما را انتقال دهد، هیت سینک بهتر کار میکند.

هیت سینک چگونه کار می کند؟

یک هیت سینک گرما را از یک قسمت مهم دفه میکند. تقریبا تمام مخازن حرارتی این چهار مرحله اساسی را انجام میدهند:

1. منبع گرما تولید می کند. این منبع ممکن است هر سیستمی باشد که گرما ایجاد کند و برای عملکرد صحیح نیاز به حذف گرمای اضافه داشته باشد ، مثلا:

  • مکانیکی
  • برق
  • شیمیایی
  • اتمی
  • خورشیدی
  • اصطکاک

نحوه کار هیت سینک

2. انتقال گرما به دور از منبع. لوله های حرارتی نیز می توانند به این روند کمک کنند. در هنگام مستقیم تماس با مخزن حرارت ، گرما از طریق انتقال طبیعی به هیت سینک خارج می شود و از منبع دور می شود. رسانایی گرمایی موادی که هیت سینک از آن ساخته شده است مستقیماً بر این روند تأثیر می گذارد. به همین دلیل موادی برای طراحی هیت سینک ها استفاده میشود که انتقال حرارتی بالایی دارند مانند مس، آلومینیوم و…

3. توزیع گرما در سراسر هیت سینک. گرما به طور طبیعی از طریق رسانش طبیعی از هیت سینک عبور می کند و از با توجه به شیب حرارتی، دمای بالای هیت سینک به دمای محیط افزوده میشود. بنابراین اغلب هیت سینک ها در سمت قطعه داغ، گرم و در سمت آزاد، سرد هستند.

4. حرارت از هیت سینک دور می شود. این فرآیند قسمت آخر کار هیت سینک را توضیح میدهد. گاهی هیت سینک را با یک مایع استفاده میکنند که دمای پایینی دارد و به خنک کردن مولفه داغ کمک میکند. توجه داشته باشید باید دمای محیط خنک تر از هیت سینک باشد تا گرمای هیت سینک به هوا منتقل شود. اگر دمای هیت سینک و دمای محیط (مثلا اتاق) با هم برابر باشد، هیچ جریان همرفتی و انتقال گرمایی رخ نمیدهد.

هیت سینک فعال و غیرفعال

هیت سینک معمولا به صورت فعال، غیرفعال و یا ترکیبی پیکربندی میشود.

هیت سینک غیرفعال (Passive): به همرفت طبیعی متکی هستند ، به این معنی که جریان هوا در اطراف هیت سینک باعث خنک شدن هیت سینک و در نهایت قطعه داغ میشود. این سیستم ها دارای این مزیت هستند که برای از بین بردن گرما از سیستم اصلی به سیستم ثانویهبه کنترل یا انرژی جداگانه نیاز ندارند. اما به طور کلی هیت سینک های غیرفعال در انتقال گرما ضعیف تر از هیت سینک های فعال عمل میکنند.

هیت سینک فعال (Active): با استفاده از هوا و مایع انتقال داده شده گرما را انتقال میدهند. هوای انتقال داده شده میتواند توسط یک فن، دمنده یا حتی حرکت کل شی تولید شود. به طور مثال هوایی که از کنار موتور سیکلت حرکت میکند از باله های مخزن حرارتی که در آن تعبیه شده عبور میکند و باعث سرد شدن موتور میشود. یک نمونه دیگر فن های موجود در رایانه ها و لپتاپ ها هستند، وقتی لپتاپ خود را روشن میکنید فن آن روشن میشود و با انتقال هوا به داخل لپتاپ باعث خنک شدن پردازنده میشود.

هیت سینک ترکیبی (Hybrid): برخی از جنبه های هیت سینک های غیر فعال و فعال را با هم ترکیب می کنند. این پیکربندی ها معمولاً کمتر مشاهده می شوند و اغلب آنها به سیستم های کنترل متکی هستند تا سیستم را بر اساس نیاز دما خنک کنند. وقتی سیستم در سطوح خنک تری کار می کند ، منبع هوای انتقالی غیرفعال است و فقط سیستم را به صورت غیرفعال خنک می کند. هنگامی که منبع به دمای بالایی می رسد ، مکانیزم هیت سینک فعال، به کار می افتد و باعث قدرت خنک کنندگی هیت سینک را افزایش میدهد.

انواع هیت سینک

همانطور که اشاره کردیم ، هیت سینک معمولاً در پردازنده های رایانه یافت می شود. به عنوان مثال ، Jetson Nano دارای یک مخزن بزرگ برای کمک به خنک سازی پردازنده چهار هسته ای ARM A57 و پردازنده گرافیکی 128 هسته ای NVIDIA Maxwell است که هر دو مقدار زیادی گرما ایجاد می کنند و برای جلوگیری از حرارت بیش از حد، نیاز به خنک کننده ویژه دارند. به طور مشابه ، برد های رزبری پای دارای یک هیت سینک روی پردازنده هستند تا عملکرد صحیح آن ها را بهتر کند. برای پروژه های بزرگ هیت سینک های ویژه ای طراحی میشود تا بهترین خنک کنندگی را داشته باشند.

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

هر هیت سینک مزایا و معایب خاص خود را دارد. روش های مختلفی برای ساختن هیت سینک یا همان گرماگیر وجود دارد. بیایید به 6 نوع گرماگیر معمولی نگاهی بیندازیم.

اکسترود شده (Extruded)

اکثر هیت سینک ها از آلومینیوم اکسترود شده ساخته میشوند. این ها برای انواع پروژه ها و سیستم ها مفید هستند. از مزایای این نوع میتوان به هزینه کم و سفارشی سازی ساده اشاره کرد. این نوع میتوانند عملکرد و کارایی کم یا زیاد داشته باشند.هیت سینک اکسترود شده

باند شده (Bonded)

از هیت سینک های باند شده در پروژه هایی که به هیت سینک بزرگ نیاز دارند استفاده میشود. یکی از مزایای این موارد این است که مواد پایه و مواد باله ای می توانند متفاوت باشند. همچنین ، به جای فقط یک ماده باله ای ، می توان از ترکیب باله های آلومینیوم و مس استفاده کرد. این به شما امکان می دهد عملکرد انتقال حرارت را با حداقل وزن انجام دهید. هیت سینک های باند شده به طور کلی عملکرد متوسطی را ارائه می دهند و هزینه بالایی نیز دارند.

هیت سینک باند شده

بریده شده (Skived)

سینک های حرارتی تولید شده از طریق این روش معمولاً از مس ساخته می شوند. آنها از یک بلوک جامد فلزی تولید می شوند. این هیت سینک ها انعطاف پذیری بالایی در طراحی دارند و می توانید از تراکم بالایی برخوردار شوید. این باعث ایجاد سطح و فرصت بیشتری برای انتقال گرما می شود. آنها عملکرد متوسط ​​تا بالا ارائه می دهند ، اما اشکال آنها به طور کلی وزن و حساسیت جهت دار زیاد است.

هیت سینک بریده شده

تمبر شده (Stamped)

در این فرآیند ، باله های فلزی مهر و موم شده و سپس بر روی پایه لحیم می شوند. این نوع معمولاً برای کاربردهای کم مصرف مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت هیت سینک تمبری هزینه بسیار پایین آن به دلیل سهولت تولید است. با این حال ، بزرگترین اشکال آن عملکرد پایین است.

هیت سینک تمبر شده

جعلی (Forged)

هیت سینک های جعلی با فشرده سازی آلومینیوم یا مس ساخته می شوند و کاربردهای زیادی دارند. سینک های حرارتی می توانند جعلی سرد یا جعلی داغ باشند. این نوع هیت سینک عملکرد متوسطی دارند و می توان آنها را با هزینه کم برای حجم زیاد تهیه کرد. با این حال ، آنها توانایی انتقال گرما محدودی را ارائه می دهند.

هیت سینک جعلی

ساخته شده با CNC

این نوع رسانایی گرمایی بالایی را ارائه می دهند و شما می توانید با این فرآیند به پیچیده ترین هندسه ها دست پیدا کنید. این بدان معنی است که شما در طراحی هیت سینک خود انعطاف پذیری زیادی دارید. اما ، این نوع هزینه بالایی دارند و زمان تولید هر قطعه می تواند آنها را برای حجم زیاد نامناسب کند.

هیت سینک ساخته شده با CNC

میخواهید برنامه نویسی STM32 را یاد بگیرید؟

دوره آموزش STM32

میخواهید الکترونیک را یاد بگیرید؟

دوره آموزش الکترونیک
دوره آموزش آردوینو

میخواهید آردوینو را به صورت پروژه محور یاد بگیرید؟ برای مشاهده توضیحات روی دوره مورد نظر کلیک کنید

برای دریافت مطالب جدید در کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام آیرنکس عضو شوید.

محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید) سعی میکنم تمام نظرات را پاسخ دهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *