Il ne s'agit pas d'un seul, mais de plusieurs systèmes de refroidissement qui gèrent la température des composants électroniques. Cela comprend généralement des TIM, des dissipateurs thermiques, des refroidisseurs liquides et des ventilateurs. Certains composants combinent tous ces éléments, tandis que d'autres n'en utilisent que certains. Prenons l'exemple de dissipateur de chaleur, il utilise une combinaison de pâte thermique et de ventilateurs à air.
Un dissipateur thermique est une source de transfert de chaleur de l'intérieur vers l'extérieur des composants. Dans ce guide complet, nous aborderons les différents facteurs liés aux dissipateurs thermiques. Comment fonctionne un dissipateur thermique ? Quels sont les types de dissipateurs thermiques connus ? Quel type de matériau utilise-t-on ? Quelles sont les applications d'un dissipateur thermique ? Passons maintenant à la discussion.
Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique ?
Une combinaison de plaque de base, caloducs et ailettes est connu comme un dissipateur de chaleurLeur fonction est de transférer la chaleur générée par les composants vers l'extérieur. Les dissipateurs thermiques peuvent être utilisés dans une variété de composants, de l'entrée de gamme au haut de gamme. Ils permettent de maintenir une température optimale et d'éviter la surchauffe des composants, améliorant ainsi leurs performances et leur durée de vie.
- Plaque de base: La plaque de base est la partie inférieure du dissipateur thermique, composée de cuivre et d'aluminium. Elle se fixe au composant générateur de chaleur lors de l'installation. La pâte thermique placée entre la plaque de base et le composant transfère la chaleur vers la plaque de base.
- Caloducs : Les caloducs sont des tubes métalliques en cuivre et en aluminium hautement conducteurs. Ils contiennent une certaine quantité de liquide et assurent efficacement le transfert de chaleur des composants.
- Ailettes du dissipateur thermique : Les ailettes sont des pièces supplémentaires fixées aux dissipateurs thermiques pour augmenter la surface et ainsi améliorer la circulation de l'air et le transfert de chaleur. Ces ailettes de refroidissement sont disponibles en différentes formes et tailles, selon les besoins du composant.
Comment fonctionne un dissipateur thermique ?
En général, un dissipateur thermique fonctionne selon trois principes fondamentaux : la conduction, la convection et le rayonnement. En termes simples, il s'agit de la production, de l'absorption et de la dissipation de chaleur. Un fonctionnement non conforme peut entraîner une surchauffe ou des dommages internes aux composants.
- Conduction: Dans ce processus, la chaleur générée par les composants atteint la plaque de base, les caloducs et, enfin, les ailettes du dissipateur thermique.
- Convection: Dans ce processus, la chaleur du dissipateur thermique est rejetée à l’extérieur selon un système de convection naturelle ou forcée.
- Radiation: Dans ce processus, une petite quantité de chaleur sous forme d’énergie électromagnétique est transférée du dissipateur thermique vers l’extérieur.
Matériel de fabrication
Les dissipateurs thermiques sont composés d'une combinaison de cuivre et d'aluminium de haute qualité. Leur conductivité thermique est donc essentielle pour assurer la dissipation thermique. Dans le cas contraire, le système de refroidissement ne fonctionnera pas correctement et ne pourra pas gérer la production de chaleur.
- Copper: Une option plus fiable et durable que divers métaux. Sa conductivité thermique est comprise entre 400 W/mK. La plupart des dissipateurs thermiques utilisent du cuivre comme ingrédient de fabrication.
- en aluminium: De même, l'aluminium est une option fiable, durable et économique. Il offre une excellente isolation électrique et une conductivité thermique de 237 W/mK.
Principaux types
Vous trouverez ci-dessous les principaux types de dissipateurs thermiques,
1 : Dissipateurs thermiques passifs
Pour gérer les tâches de refroidissement bas de gamme, les dissipateurs thermiques passifs sont privilégiés. Ces dissipateurs fonctionnent par convection naturelle, incluant ailettes et dissipateurs thermiques. Sans ventilateur ni autre source mobile, ils fonctionnent silencieusement.
2 : Dissipateurs thermiques actifs
De même, pour gérer les tâches de refroidissement haut de gamme, les dissipateurs thermiques actifs sont privilégiés. Leur fonctionnement repose sur la convection forcée. Il implique la contribution de ventilateurs ou d'un système de refroidissement liquide pour dissiper la chaleur à l'extérieur de l'environnement.
3 : Dissipateurs thermiques hybrides
La combinaison des mécanismes de fonctionnement des dissipateurs thermiques passifs et actifs conduit à la conception de dissipateurs thermiques hybrides. Dans ce cas, les dissipateurs thermiques fonctionnent en mode passif jusqu'à une certaine limite. Ils passent ensuite en mode actif lorsque cette limite est atteinte. Enfin, la chaleur est gérée en conséquence.
Applications principales
- Des ordinateurs: Processeurs, GPU, cartes mères et blocs d'alimentation (PSU).
- Électronique grand public: Mobiles, Xbox, PlayStation et Nintendo Switch.
- Industrie automobile: Ordinateurs de bord (ECU), batteries de véhicules électriques et phares de véhicules.
- Industrie médicale: Équipement de laboratoire, IRM, tomodensitométrie et appareils à rayons X.
- Industrie des télécommunications : Satellite, infrastructure 5G et stations de base.
- Machinerie industrielle: Entraînements de moteur, convertisseurs/onduleurs et machines laser/de soudage.
Avantages et inconvénients du dissipateur thermique
- Avantages:
- Les dissipateurs thermiques sont faciles à acheter.
- Les dissipateurs thermiques sont une bonne source de gestion de la chaleur.
- Les dissipateurs thermiques sont disponibles dans différentes formes et tailles.
- Les dissipateurs thermiques sont faciles à installer et à entretenir.
- Les dissipateurs thermiques sont fiables et durables.
- Les inconvénients:
- Les dissipateurs thermiques ne sont pas destinés aux boîtiers de taille compacte (si utilisés pour un PC)
- Les dissipateurs thermiques sont bruyants s'ils sont utilisés avec des ventilateurs de refroidissement.
- Les dissipateurs thermiques ne sont pas économes en énergie (si vous utilisez des dissipateurs thermiques de grande taille)
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Verdict final
On ne peut nier l'importante contribution des dissipateurs thermiques à la dissipation de la chaleur. Ils constituent non seulement une excellente source de conductivité thermique, mais améliorent également la durée de vie des composants. Les dissipateurs thermiques sont disponibles en plusieurs tailles et avec différents modèles d'ailettes de refroidissement.
Concernant les différents types de dissipateurs thermiques, les dissipateurs thermiques passifs sont efficaces pour les tâches de bas niveau. De même, les dissipateurs thermiques actifs sont le seul choix pour les tâches exigeantes. Si l'on souhaite combiner les deux types de dissipateurs, rien ne surpasse les dissipateurs thermiques hybrides.
Les dissipateurs thermiques offrent une grande variété d'applications dans l'électronique, l'automobile et les équipements industriels. Choisissez le dissipateur thermique et son type en fonction des besoins de votre composant. C'est une solution de refroidissement économique et durable.
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