Kaip mažas radialinis ventiliatorius užtikrina vietinį grandinės plokštės bandomosios įrangos aušinimą

PCB bandymų įrenginys slepia problemą: ilgalaikiame bandymų programoje įtampų reguliatoriai ir logika šalia bandymo objekto įkaita virš saugios sandūros temperatūros. Mažas radialinis ventiliatorius, įrengtas tinkamoje vietoje, padeda didelio slėgio orą tiesiai į įkaitusį komponentą, o ne tiesiog prapučia korpusą.

Taikytas aušinimas yra svarbus, nes įrenginys nėra vienalytis dėžutė. Plokštė įdėta į spaudžiamą šabloną, kurį supa zondai ir įranga, trukdančios konvekcijai. Oras iš tolimo ašinio ventiliatoriaus praranda energiją, kol pasiekia komponentą. Karščio taškui reikia kryptinio statinio slėgio, o ne vėjo gūsio.

Kodėl bandymų įrenginiai ilgalaikiuose bandymuose susiformuoja karščio taškai

ICT ir skriejančiųjų zondų įrenginiai tikrina plokštes, kurių sudėtyje yra jungiamųjų reguliatorių, FPGA ir galios etapų, kurių šiluma priklauso nuo bandymo modelio, todėl temperatūros svyravimai yra staigūs ir vietiniai.

Kur šiluma kaupiasi PCB bandymų įrenginyje

Karštosios zonos yra po bandymų įrenginiu ir šalia pagrindinio buck reguliatoriaus. Įrenginio rėmas ir matavimo probe plokštė padidina aplinkos temperatūrą. Be aktyvaus šilumos šalinimo bandymų įrenginio sandūros temperatūra kyla aukštyn. Mažas radialinis ventiliatorius, nukreiptas į šią zoną, neleidžia sandūros temperatūrai kilti, tačiau tik po to, kai karštoji vieta yra nustatyta.

Tikras atvejis tai parodo. EMS sutartinės gamintojo įmonė, vykdžiusi ICT ir skraidančiųjų probe įrenginių bandymus, pastebėjo, kad jos bandymų valdikliai po keturiasdešimties minučių pradėjo mažinti takto dažnį. Takto sumažinimas įvyko todėl, kad įrenginio pusėje esantis maitinimo reguliatorius viršijo savo šiluminį ribos reikšmę, o ne dėl patalpos temperatūros.

Kaip šiluminis takto sumažinimas sustabdo bandymų stalą

Takto sumažinimas paverčia šiluminę gedimo būseną našumo gedimo būsena. Lėtesni takto dažniai pailgina kiekvieną ciklą, o pakartotiniai bandymai ilgiau laiko plokštę karštą. Tai sumažina pajėgumą ir daro pirmojo praejimo naudingumą nestabilų. Šilumą reikia šalinti iš šaltinio, kol sandūros temperatūra nepalieka nustatytų ribų.

Kaip mažas radialinis ventiliatorius užtikrina tikslų oro srautą

Kompaktiškas spindulinis ventiliatorius veikia kitaip nei ašinis ventiliatorius. Oro srautas įeina palei ašį ir išeina per spiralę, todėl darbinis ratukas sukuria statinį slėgį, o ne tiesiog judina oro kiekį. Mažas spindulinis ventiliatorius, sujungtas su trumpa žarna, šį slėgį paverčia susifokusuotu oro srautu.

Centrinio jėgos ventiliatoriaus darbinis ratukas ir aukštas statinis slėgis

Mažo spindulinio ventiliatoriaus širdis – centrinio jėgos darbinis ratukas, kuris sumontuotas ant bešepetėlio išorinio rotoriaus variklio. Statinis slėgis didėja kartu su sukimosi greičiu, o kompaktiškas vienetas išlaiko stiprią slėgio kreivę net tada, kai jo išėjimas užsikemša. Spindulinis ventiliatorius pranašesnis už ašinį: jis išlaiko aukštą oro srauto greitį ir tiesiogiai pasiekia karščio tašką.

Variklio apvijos pagamintos iš gryno vario, o guoliai – rutuliniai, todėl įrenginys ilgai veikia be sukimosi greičio nukrypimų. Laboratorinėje stende, kur ilgai dirbama nuolatinėmis pamomis, tokia stabilumas svarbesnis nei maksimalus CFM rodiklis.

Šiluminis ryšys su tyrimo objekto karščio tašku

Gerai vietinis aušinimas priklauso nuo šiluminio susijungimo – oro srauto patekimo į šilumos šaltinį atitikties. Nukreiptas žvakių formos antgalis susiaurina centrifūginį oro srautą ir nukreipia jį į reguliatoriaus modulį, pašalindamas ribinį sluoksnį, kuris užsulaiko šilumą. Rezultatas – žemesnė ir stabilesnė jungties temperatūra bandymo metu ilgais testavimo ciklais.

Tas pats EMS gamintojas bandė kitokį sprendimą. Technikai pritvirtino mažą radialinį ventiliatorių ant laikiklio virš įrenginio su trumpa kanalinio antgalio vamzdeliu, nukreiptu į reguliatorių. Visą pamainą DUT jungties temperatūra išliko viduje techninių duomenų lentelėje nurodytų ribų, o valdikliai nustojo sumažinti našumo. Testavimo našumas atsigavo be papildomo aušinimo.

Vietinio aušinimo montavimas ir žvakių formos antgalio projektavimas

Vietos pasirinkimas lemia, ar oras padeda ar tiesiog maišo šiltą orą. Tikslas – trumpas kelias nuo išleidimo angos iki karštojo taško, kad išliktų didelis statinis slėgis.

Kanalinio antgalio vietos pasirinkimas ir oro srauto greitis

Kanalizuotas žiotis susiaurina išėjimą ir padidina oro srauto greitį. Mažas radialinis ventiliatorius pasiekia komponentą tik tada, kai žiotys yra kelis centimetrus nuo karštojo taško ir nukreiptos palei jį. Per didelis tarpas leidžia orui išsiplesti ir prarasti stiprumą prieš susilietimą su komponentu.

Stebėkite aplinkinius zondus. Jei žiotys įkišamos į tankų pogo lauką, tai gali sutrikdyti kontaktinę jėgą arba nuo žiočių išpūsti šiukšles ant atvirų kontaktų plokštumų. Trumpa, standi išleidimo vamzdelio dalis užtikrina glotnų ir numatomą oro srautą.

Vengiant cirkuliacijos tankiame tvirtinimo įtaise

Perpildytame įtaise išmetamas oras gali vėl patenkti į įsiurbimo angą, dėl ko pakyla aplinkos temperatūra. Palikite aiškų grąžinimo kelią ir mažo pasipriešinimo išmetimo tarpą, kad ventiliatorius siurbtų šaltesnį kambario orą, o ne šiltą orą, kurį pats sukūrė.

Pasirinkimas, standartai ir priežiūros pastabos

Teisingo įrenginio parinkimas reiškia spaudimo, srauto, triukšmo ir tarnavimo trukmės subalansavimą atsižvelgiant į montavimo schemą. Spaudimo kreivė, o ne vienas skaičius antraštėje, turėtų būti pagrindinis sprendimo priėmimo veiksnys.

CFM, darbo ciklo ir aplinkos temperatūros suderinimas

Perskaitykite slėgio kreivę, o ne tik CFM reikšmę. Mažo spindulinio ventiliatoriaus parinkimas tik remiantis CFM reikšme praleidžia slėgio poreikį; vienetas, kuris tiekia oro srautą reikalaujamuoju statiniu slėgiu, aušina geriau. Priderinkite veikimo ciklą prie darbo laiko ir laikykite jį jo nustatytame aplinkos temperatūros diapazone, nes karšta aplinka sutrumpina guolių tarnavimo laiką.

Atitinkamos standartų nuostatos padeda specifikatoriams išlaikyti vientisumą. Šios klasės variklių konstrukcija atitinka IEC 60034 standartą, o PCB montavimas ir bandymai – IPC rekomendacijas, todėl pirkėjai gali patikrinti gamintojo teigiamuosius pareiškimus. CE ženklinimas vis dar yra minimalus reikalavimas Europos rinkai.

Pirkimo ir techninės priežiūros patikrinimai

Pirkdami paklauskite slėgio–srauto kreivės, guolių tipo ir variklio apvijos detalių. Gerai parinktas mažas spindulinis ventiliatorius tarnaus ilgiau nei pigesnės ašinės konstrukcijos nuolatinėje bandomojoje stende. Patikrinkite įleidimo tinklelį ir antgalį kas mėnesį; dulkių kaupimasis ant ratuko sumažina statinį slėgį ir leidžia sandūros temperatūrai vėl kilti.

Elektronikos bandymų stende praktiškiausias pasirinkimas yra kompaktiškas radialinis siurblys, pritaikytas karščio taškui su paprastu žarnos antgaliu ir švariu naudojimu. Tai užtikrina, kad bandymų metu naudojamas įrenginys išliktų techninėse specifikacijose net ilgiausio bandymo programos metu.

Vietinė bandymų įrangos aušinimo sistema labiau susijusi su reikiamu slėgiu nei su oro judėjimu per spintą. Mažas radialinis ventiliatorius, aprūpintas nukreiptu žarnos antgaliu ir pritaikytas darbo ciklui, palaiko bandymų metu naudojamo įrenginio sandūros temperatūrą ribose, nustatytose techninėse specifikacijose, net ilgai trunkančių bandymų metu, ir taip užtikrina bandymų stendo našumą.

Dažniausiai užduodami klausimai

Klausimas

Kas yra vietinė aušinimo sistema PCB bandymų įtaise?

Atsakymas: Vietinė aušinimo sistema nukreipia dėmesį į vieną karštą komponentą bandymų metu naudojamame modulyje, pvz., į reguliatorių ar FPGA, o ne aušina visą korpusą. Nukreiptas aukšto statinio slėgio oro srautas nuima šilumą nuo komponento paviršiaus ir sumažina jo sandūros temperatūrą. Šis metodas tinka tankiems bandymų įtaisams, kur bendras oro srautas negali pasiekti karščio taško pro bandymų zondus ir atraminę įrangą.

Klausimas

Kodėl spindulinis ventiliatorius tinka vietiniam aušinimui geriau nei ašinis ventiliatorius?

Atsakymas: Spindulinis ventiliatorius sukuria statinį slėgį naudodamas centrifūginį ratuką, todėl oro srautas išlaiko savo greitį net tada, kai išleidimo anga dalinai uždaryta įrenginio detalėmis. Ašinis ventiliatorius perduoda didelį oro kiekį, tačiau greitai praranda slėgį veikiamas atgrįžtamojo slėgio. Siauroje prietaiso plokštės ir komponento tarpoje būtent šis slėgis nukreipia oro srautą į karščiausią vietą. Tokiu būdu ilgalaikių bandymų metu prietaisas bandymui gauna nuoseklesnį aušinimą.

Klausimas

Kaip reikėtų nukreipti žiotis į prietaiso bandymui karščiausią vietą?

Atsakymas: Prisukite vamzdelį su žiotimis kelis centimetrus nuo karščiausios vietos ir nukreipkite jį palei plokštės paviršių taip, kad oro srautas tiesiogiai pasiektų reguliatoriaus korpusą. Trumpas, standus vamzdelis padeda išlaikyti susiaurėjusį oro srautą ir neleidžia aukšto slėgio srautui išsisklaidyti į įrenginio ertmę. Venkite nukreipti žiočių į pogopinų lauką – tai gali sutrikdyti kontaktą arba nupūsti šiukšles ant atvirų laidynių plotelių.

Klausimas

Ar mažas spindulinis ventiliatorius gali veikti visą gamybos pamą be pertraukos?

Atsakymas: Taip, kai įrenginys naudoja bešepetinį išorinio rotoriaus variklį su grynuoju vario apvijimu ir tiksliaisiais rutuliniais guoliais. Šios dalys ilgą laiką ištveria darbo ciklus be greičio nukrypimo, kuris keistų aušinimo našumą. Parinkite įrenginį atitinkamai darbo pamatos trukmei ir reguliariai valykite įėjimą – tada pučiamasis įrenginys išlaikys savo slėgio charakteristiką aštuonių ar dešimties valandų bandymų cikle be per ankstyvo nusidėvėjimo.

Klausimas

Kurie standartai taikomi nustatant bandymų stendų aušinimo ventiliatorius?

Atsakymas: Šios įrangos klasės variklių konstrukcija reglamentuojama IEC 60034 standarto, o spausdintųjų plokščių montavimas ir bandymai vykdomi pagal IPC rekomendacijas, todėl pirkėjai gali remtis paskelbtais normatyvais tikrindami tiekėjų teigiamuosius duomenis. CE ženklinimas lieka pradinis reikalavimas Europos rinkai patekti. Paprašykite slėgio ir srauto kreivės bei guolių specifikacijos, kad pasirinktas įrenginys atitiktų įrenginio statinio slėgio ir darbo ciklo reikalavimus.