ЭФО предлагает со своего склада новую серию преобразователей интерфейсов USB UART компании FTDI FT232RNL-REEL
РадиоЛоцман - Все об электронике

И вообще, что же делает «тепловая перемычка»?

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).

Критерии выбора литиевых аккумуляторов и батареек: что необходимо учитывать разработчикам

Схема шурупа-шпильки (вверху) показывает, что он соединяет деревянный элемент мебели с металлической фурнитурой (внизу).
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.

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).
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.

Тепловая перемычка очень проста и не дает никаких намеков на ее назначение.
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).

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.
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).

Разница температур между резисторами слева и справа составляла около 40 °C.
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?

Ссылки

  1. TMJ Thermal Jumpers Help Lower Temperatures for High Power Supplies
  2. TMJ Series Surface Mount Thermal Jumper Chip Resistor
  3. ThermaWick Thermal Jumper Demo

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: What's a "thermal jumper" do, anyway?

Электронные компоненты. Летние скидки и кэшбэк от ТМ Электроникс
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Такие перемычки имеют смысл для отвода небольшой мощности от малогабаритных SMD компонентов. Для больших мощностей нужны термопрокладки или хотя бы печатные платы на алюминиевом основании.
  • Может ли тепловая перемычка быть эффективнее полоски меди с изоляцией?
  • у такой тепловой перемычки емкость гораздо меньше, для высокочастотных компонентов это может быть очень важно
  • В этом эксперименте перемычка играет малую роль. Там для отвода тепла на плате есть медная прослойка и к ней припаяли перемычку и получили 100 градусов,а в первом случае не припаяли и получили 140 градусов. Для отвода тепла в первую очередь влияет материал теплоотвода и его площадь для рассеивания тепла.