teplota může způsobit změny nálady, myšlenky na přemístění, a dokonce i radost. To samozřejmě závisí na vaší úrovni pohodlí nebo na preferenci okolní teploty. Taky, být obyvatelem státu, který mi poskytuje venkovní aktivitu čtyři ze čtyř ročních období, podporuje zaujatost k teplejšímu klimatu.
stále však existují chvíle, kdy mohu snadno zaměnit Floridu, například Illinois během některých zim. Jak si dokážete představit, to skutečně podporuje změny nálady a myšlenky na přemístění.
také my (lidé) nejsme jedinými entitami ovlivněnými okolní teplotou prostředí, ve kterém sídlíme. Kromě toho mohou změny teploty v některých zařízeních dokonce zastavit funkčnost. Navíc se můžete spolehnout na štěstí, pokud jste nikdy nezažili přehřátí motoru při jízdě po I-75 na Floridě, v polovině léta. Také mě to přivádí k jiné teplotní klasifikaci zvané provozní teplota nebo teplota spojení. Jak bylo uvedeno výše, překročení doporučené teploty může mít škodlivé účinky na funkčnost.
co je okolní teplota?
teplotní úvahy jsou základním problémem v každém aspektu našeho osobního života, profesního života a dokonce i zařízení, která používáme k přizpůsobení naší každodenní existence. Navíc v oblasti vědy, elektroniky a výpočetní techniky jako celku jsou návrhy postaveny na stejných teplotních obavách. Přesněji řečeno, dvě teplotní klasifikace vyžadují zvláštní pozornost při navrhování elektronických zařízení a používání elektronických součástek. Dva teplotní parametry, které mám na mysli, jsou okolní teplota a teplota spojení nebo provozní teplota.
za prvé, okolní teplota se vztahuje k teplotě okolního vzduchu nebo prostředí, ve kterém se zařízení nachází, když je zařízení zapnuté. Definicí okolní teploty je také měření samotných součástí nebo zařízení a jeho prostředí. Jak si dokážete představit, toto měření je velmi důležité pro provoz, výkon a životní cyklus zařízení.
ať už se jedná o odpor, procesor nebo tranzistor, přesnost měření a samotné měření je zásadní pro udržení výkonu a funkčnosti. Každá součást má navíc sadu doporučení nebo pokynů, která nastiňuje optimální prostředí okolní teploty. Nejdůležitějším důvodem pro získání okolní teploty je skutečnost, že přímo ovlivňuje teplotu spojení nebo provozní teplotu.
například u počítačů je okolní teplota měřítkem teploty vzduchu okolního počítačového vybavení. Nejdůležitější součástí každého počítače je také mikroprocesorový čip. Navíc to je důvod, proč má (mikroprocesor) obvykle kromě ostatních ventilátorů v pouzdru PC zaveden vlastní chladicí systém. Ačkoli je toto měření rozhodující pro funkčnost a životní cyklus zařízení, je to ještě více pro mikroprocesor.
a konečně, optimální teplota okolí pro PC nebo jeho součásti se pohybuje od 600 do 750 Fahrenheita. Navíc, operativně řečeno, počítač by měl být na spodním konci tohoto spektra, pokud pracuje s počítačem delší dobu. I když jsem nikdy nezažil selhání mikroprocesoru kvůli teplu, viděl jsem systémy, které mají. Stručně řečeno, okolní teplota může a bude diktovat celkovou teplotu zařízení, a proto je vyžadováno neustálé zvážení.
mezi nalezením správného kondenzátoru pro váš návrh a vyrovnáváním potřeb napětí kolem něj může být obtížné implementovat.
co je teplota spojení?
v oblasti elektroniky může být teplota spojení a provozní teplota stejná; například polovodič používaný v zařízení. Teplota spojení je však přímo ovlivněna také okolní teplotou a pro integrované obvody následující rovnice znázorňuje tento vztah mezi dvěma měřicími parametry.
TJ = Ta + (PD x Rja)
zatímco v této rovnici:
TJ představuje teplotu spojení ve stupních Celsia
Ta představuje teplotu okolí ve stupních Celsia
PD představuje rozptyl energie integrovaného obvodu ve wattech
Rja představuje spojení s tepelným odporem okolí ve stupních Celsia/wattů.
kromě toho je spojovací teplota, což je zkratka pro tranzistorovou spojovací teplotu (polovodič), maximální provozní teplota skutečného polovodiče používaného v elektronickém zařízení. Během provozu je vyšší než teplota vnějšího dílu a teplota pouzdra. Rozdíl je také ekvivalentní množství tepla přenášeného z křižovatky do pouzdra vynásobeného tepelným odporem mezi spoji a pouzdrem.
kromě toho mohou četné fyzikální vlastnosti ovlivnit teplotu polovodičových materiálů. To zahrnuje tepelnou výrobu nosičů náboje, rychlost difúze dopantových prvků a nosné mobility.
glosář termínů pro tepelnou výrobu v polovodičových materiálech
nosiče náboje je termín ve fyzice pro částice nebo kvazičástice, které se mohou volně pohybovat a které také nesou elektrický náboj. To platí zejména pro částice, které nesou elektrický náboj ve vodičích (elektrický). Dále dva příklady těchto částic jsou ionty a elektrony.
Dopantové prvky nebo dopingová činidla jsou stopy prvku nečistoty, který je vložen do chemického materiálu za účelem úpravy jeho počátečních elektrických nebo optických vlastností.
nosné mobility je charakteristický parametr (ve fyzice), který zobrazuje, jak rychle se elektron může pohybovat polovodičem nebo kovem, jak ho táhne elektrické pole.
význam udržování správné teploty spojení?
vzhledem k tomu, že spojovací teplota je také bezpečná provozní teplota, je samozřejmě relevantní pro celkové konstrukční úvahy, jakož i pro funkčnost a výkon. Proto je nutné být schopen vypočítat maximální teplotu spojení.
kromě toho jsou pokyny pro maximální teplotu spojení uvedeny v datasheetu, který doprovází komponentu. Používá se také pro nezbytné výpočty tepelného odporu mezi okolím pro specifikovaný rozptyl energie. Kromě toho výsledky tohoto výpočtu napomáhají při výběru vhodného chladiče pro návrh, pokud je to možné.
také s dnešními současnými procesory (PC) většina výrobců poskytuje vestavěné síťové senzory pro sledování teploty jádra procesorového čipu. Kdykoli tedy senzor zaregistruje teploty poblíž bodu zatmění TJ, zahájí tepelné škrcení. Toto opatření zahrnuje snížení rychlosti hodin, hodinová brána, a protahování hodin, to vše snižuje teplotu jádra. Pokud však tato opatření nejsou dostatečná, senzor zahájí vypnutí, aby se zabránilo poškození v důsledku nadměrného TJ. Abychom získali aproximaci teploty spojení (čipu), použijeme dříve diskutovanou rovnici: TJ = Ta + (PD x Rja).
mikroprocesory a tranzistory mají velmi citlivé potřeby pro provozní teploty.
v elektronice vyžadují všechna zařízení napájení. Tato síla je zavedena proudem i napětím z určeného zdroje nebo zdrojů. Spotřeba energie zařízením však vytváří teplo a tím vede ke zvýšení teplot spojů. Celkově bude okolní teplota (Ta) diktovat minimální teplotu, ve které zařízení pracuje. Bez ohledu na jakákoli opatření používaná k regulaci tepla bude používané zařízení mít vždy vyšší spojovací teplotu než okolní prostředí. Proto je spojovací teplota závislá na okolní teplotě, a tím ovlivňuje konstrukci a celkové aplikační použití zařízení.
regulace teploty v elektronickém obvodu může být pro každého návrháře obtížným procesem,ale díky sadě nástrojů pro návrh a analýzu Cadence můžete být v klidu. Allegro PCB Designer spolupracuje s vámi a vašimi analytickými týmy, aby zajistila správnou regulaci teploty a odvod tepla prostřednictvím některého z vašich elektronických návrhů.
pokud se chcete dozvědět více o tom, jak má Cadence pro vás řešení, promluvte si s naším týmem odborníků.
