Al comenzar el diseño, tenemos total libertad para elegir la forma del disipador térmico (enfriador), aunque, en la mayoría de los casos, el requisito lógico es mantenerlo lo más pequeño posible. De esta manera, ocupará el menor espacio posible en la placa de circuito impreso, si se trata de un disipador pequeño diseñado para su montaje en una placa de circuito impreso.
Por otra parte, la forma suele venir más o menos predefinida por los requisitos de la aplicación, sobre todo si es un disipador térmico que quedará visible, por ejemplo, en la parte trasera del dispositivo. En ese caso, el tamaño ya viene predeterminado y las propiedades térmicas se pueden alterar principalmente por medio de la altura y la densidad de las láminas del disipador térmico.
¿Cuáles son las opciones disponibles a la hora de elegir un disipador térmico?
1) Si las necesidades de disipación de los equipos se encuentran en un rango de decenas de vatios, normalmente se optará por tipos de disipador térmico estándar, como, por ejemplo, los que se muestran en esta imagen. (1)
2) Si el rango es de centenas de vatios y, al mismo tiempo, tenemos que emplear el mínimo espacio posible, la mejor opción de refrigeración es conjuntos de refrigeración o mediante disipadores térmicos con refrigeración por agua (2):
Los conjuntos y la refrigeración por agua constituyen una solución muy efectiva, pero, por supuesto, presentan algunas complicaciones, como, por ejemplo, el aumento del ruido causado por el ventilador, una reducción gradual de la eficiencia debida al polvo y una vida útil del ventilador limitada. La refrigeración por agua supone otro capítulo a parte y se utiliza principalmente en semiconductores de alta potencia y alta densidad de la placa de circuito impreso.
Por lo tanto, los perfiles estándar son la elección más habitual y, por supuesto, también podemos servirnos de ventiladores, como se puede ver en los procesadores de PC.
¿En qué consiste el perfil estándar?
La respuesta es sencilla: son enfriadores de formas y tamaños muy distintos, pero suelen están disponibles como un producto estándar del fabricante. Por lo tanto, no se trata de una forma de enfriador completamente nueva creada bajo pedido y acorde con sus necesidades específicas.
¿Es posible conseguir un disipador térmico totalmente nuevo con un diseño de su creación?
Sí, se trata de algo relativamente frecuente, si bien resulta un poco caro. Estos enfriadores se suelen fabricar mediante el fresado de un bloque macizo de aluminio, por lo que es necesario ajustarse a los requisitos y posibilidades de la tecnología de fresado. En estos casos, el fabricante estará encantado de asesorarle sobre la mejor opción.
¿Existe algún híbrido entre los disipadores térmicos estándar y los de diseño totalmente nuevo?
Sí, normalmente la mejor opción es utilizar uno de los perfiles estándar y solicitar al fabricante que lo ajuste con arreglo a sus propios requisitos. Entre los requisitos más comunes se encuentran el ajuste de las dimensiones, el fresado de algunas láminas (por ejemplo, las exteriores), el taladrado de diferentes orificios con o sin rosca, etc. Normalmente, una modificación de este tipo que realiza directamente el fabricante ya resulta económica a partir de lotes de varias decenas o centenas de unidades.
¿Necesitamos un disipador térmico con un tratamiento de la superficie?
PEsto tiene una función no solo estética, sino también práctica, como ya expusimos de forma resumida en el artículo ¿Qué tratamiento de superficie elegir para el disipador térmico?
El aluminio, a pesar de tener una buena conductividad térmica, tiene una emisividad excepcionalmente baja si no se trata la superficie. En sistemas cerrados con un movimiento de aire reducido, en los que la radiación térmica juega un papel importante, un enfriador anodizado negro puede duplicar la eficiencia de un enfriador de aluminio sin revestimiento. Dado que el acabado anodizado negro es relativamente barato, estos ajustes estéticos y prácticos resultan muy adecuados.
¿Qué criterio se debe seguir para elegir el tamaño ideal para un disipador térmico?
La resistencia térmica Rth del disipador térmico medida en K/W indica el aumento de temperatura del disipador térmico en grados Kelvin («C») por cada vatio que se calienta. Un cálculo detallado de las condiciones de temperatura queda fuera del alcance de este artículo, pero volveremos a tratar este tema más adelante.
Cada perfil estándar presenta un gráfico de Rth en función de la longitud. Como se puede observar, el gráfico no es lineal, sino logarítmico. Expresado en términos simples, esto se debe a que el grosor de la base y, consecuentemente, la conductividad térmica en la dirección longitudinal son limitados.
Esto demuestra claramente que no tiene mucho sentido aumentar excesivamente la longitud del disipador térmico. Si se necesita una Rth más baja, es preferible emplear un perfil más ancho y, posiblemente, con láminas más altas.
Si tiene cualquier otra pregunta sobre disipadores térmicos o está interesado en alguno de los disipadores térmicos de Fischer elektronik, estaremos encantados de asesorarle en sales@soselectronic.com
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