Меня всегда интересовали простые на вид компоненты, которые решают четко определенные, ясные и ограниченные задачи. Один из примеров столярных изделий, с которым я столкнулся и которым пользовался много лет назад, формально известен как шуруп-шпилька (Рисунок 1).
 |
|
| Рисунок 1. | Схема шурупа-шпильки (вверху) показывает, что он соединяет деревянный элемент мебели с металлической фурнитурой (внизу). |
На одном конце имеется шурупная резьба, а на другом – крепежный винт для гайки или резьбового соединения. Это механический «интерфейс» между деревянным элементом, например ножкой стола, и металлическим крепежным кронштейном.
Существует даже специализированная версия с обратной (левой) резьбой со стороны крепежного винта, используемая для подвешивания строительной проводки или металлических конструкций к дереву. Эти шурупы-шпильки с левой резьбой решают тонкую проблему, когда при постоянном вращении узла стандартный крепеж с правой резьбой откручивается, в то время как крепеж с левой резьбой остается надежно закрепленным на месте.
Конечно, умными могут быть и электрические компоненты. Учитывая, сколько лет я «кручусь» вокруг электронных компонентов, схем и систем, мне казалось, что я в некоторой степени знаком или, по крайней мере, осведомлен почти обо всех из них, особенно о тех, которые связаны с контролем и отводом тепла. Я давно питаю слабость к радиаторам (Рисунок 2), а также к тепловым трубкам (да, знаю, что это звучит странно). Они делают одно дело, делают его хорошо, они надежны, не дают сбоев и не требуют программирования, инициализации, внимания или периодических обновлений.
 |
|
| Рисунок 2. | Три радиатора, которые я собрал за эти годы: радиатор с «крыльями», надеваемый на транзистор в металлическом корпусе ТО-5 (левый); радиатор, разработанный для Intel Pentium II конца 1990-х годов (средний); большой радиатор для модуля силового преобразователя (правый). |
Представьте мое удивление, когда я увидел пресс-релиз [1] компании Stackpole Electronics (SEI), посвященный компоненту, название и назначение которого были для меня новыми: «чип резистор – тепловая перемычка для поверхностного монтажа», или просто «тепловая перемычка» (Рисунок 3). Слово «резистор» определенно привело меня в замешательство, поэтому я перешел к таблице технических характеристик [2], но обнаружил, что в ней есть все факты, касающиеся номиналов, размеров и так далее, но нет «рассказа» о применении.
 |
|
| Рисунок 3. | Тепловая перемычка очень проста и не дает никаких намеков на ее назначение. |
Следующим шагом стал быстрый поиск в Google и, что неудивительно, я нашел несколько страниц со ссылками на верхнюю одежду – тепловые перемычки, предназначенные для того, чтобы согревать вас в прохладную, но не холодную погоду. В конце концов, я добрался до страницы технических ссылок, когда увидел это объяснение, данное другим поставщиком компонентов (Vishay), в котором было четко сказано следующее: «тепловая перемычка позволяет подключать мощные устройства к радиаторам без заземления или иного электрического соединения устройств».
Ну вот, теперь все стало понятно, или, по крайней мере, начало становиться понятным.
В тепловой перемычке используется подложка из нитрида алюминия (AIN) с высокой теплопроводностью, обеспечивающая низкое (не нулевое) тепловое сопротивление пути для отвода тепловой энергии (тепла) от ее источника к ближайшему радиатору того или иного типа. В то же время она обеспечивает высокое сопротивление изоляции между своими электрическими выводами.
Эта перемычка является тепловым аналогом резистора с нулевым сопротивлением. Как следует из названия, устройство с нулевым сопротивлением выглядит как обычный резистор, но на самом деле представляет собой короткое замыкание. Оно используется в качестве перемычки для машинной установки, которое решает проблемы, связанные с разводкой печатных плат (особенно односторонних), а также в качестве заполнителя, когда плата имеет несколько конфигураций, или для скрытия особенностей схемы путем маскировки некоторых деталей.
Я все еще не был уверен в том, как на самом деле использовать этот компонент, но в видеоролике о применении [3] от Vishay показана его работа в качестве крошечного мостика от резистора как источника тепла к близлежащему полигону печатной платы, выполняющему роль теплоотвода (Рисунок 4).
 |
|
| Рисунок 4. | Тестовое устройство содержит одноваттный резистор без теплоотвода с левой стороны и такой же резистор, но с тепловой перемычкой и медным полигоном в качестве теплоотвода с правой стороны. |
С помощью тепловизора Fluke на видео было показано, что резистор без тепловой перемычки имел температуру около 140 °C (Рисунок 5), тогда как резистор с перемычкой и теплоотводом небольшой площади имел температуру 100 °C, что составило значительную разницу в 40 °C. (Разумеется, разница также зависит от размера соответствующего полигона печатной платы, выступающего в качестве теплоотвода).
 |
|
| Рисунок 5. | Разница температур между резисторами слева и справа составляла около 40 °C. |
Эта тепловая перемычка является эффективным способом решения определенного класса проблем. На первый взгляд кажется, что перемычка проста, как и выполняемая ею функция, но это не так. Для того чтобы сделать ее и наладить серийный выпуск, требуются инженеры, специалисты по производству, эксперты по материалам и люди, владеющие множеством других дисциплин.
Случалось ли вам находить маленький, неприметный пассивный или активный электрический или механический компонент, который прост и умен, и в то же время решает неприятную проблему? Помог ли он «спасти положение» и решить проблему, из-за которой вы теряли сон?
