Quelles sont les structures de dissipation thermique les plus courantes ?

Les composants électroniques génèrent de la chaleur. Lorsqu'ils surchauffent, ils tombent en panne. Alors, comment les garder au frais ? Les dissipateurs de chaleur sont la solution, mais tous les dissipateurs de chaleur ne se valent pas.

Les structures de dissipation thermique les plus courantes comprennent les ailerons droits, les ailerons en épingle, les coupes transversales, les ailerons évasés et les conceptions intégrées aux caloducs. Chaque structure gère différemment le flux d'air, l'espace et les charges thermiques.

Différentes conceptions fonctionnent mieux dans différentes conditions. Si vous souhaitez améliorer le refroidissement de votre produit, vous devez comprendre comment ces structures se comportent.

Quelles sont les différences entre les ailerons droits et les ailerons droits ?

Trop chaud pour être géré ? Votre système de refroidissement est peut-être en cause. Les dissipateurs de chaleur à ailettes et à ailettes droites sont omniprésents, mais lequel convient le mieux à votre appareil ?

Les dissipateurs thermiques à ailettes offrent un flux d'air multidirectionnel et une densité de surface plus élevée, tandis que les conceptions à ailettes droites permettent une chute de pression plus faible et une efficacité du flux d'air directionnel.

Les ailerons droits et les ailerons à broches ont un aspect très différent, et leurs performances sont également différentes. Les ailerons droits sont longs et parallèles. Elles guident le flux d'air dans une seule direction, ce qui fonctionne parfaitement lorsque l'air se déplace en ligne droite. Les dissipateurs de chaleur à ailettes, en revanche, utilisent de nombreuses petites colonnes disposées sur la base. Cela permet à l'air de circuler dans plusieurs directions.

Tableau de comparaison : Pin-Fin vs Straight-Fin

Les éviers à ailettes sont souvent plus performants en convection forcée (ventilateurs), où une plus grande quantité d'air pénètre. Cependant, leur résistance est plus élevée. Si vous utilisez un refroidissement passif ou un faible débit d'air, un évier à ailettes droites peut s'avérer plus efficace. En outre, les ailettes droites sont faciles à fabriquer par extrusion, ce qui permet de réduire les coûts.

Quelle structure de dissipateur thermique convient le mieux aux espaces compacts ?

Espaces restreints, délais serrés : les concepteurs de systèmes thermiques connaissent la situation. Quel type de dissipateur thermique fonctionne lorsqu'il n'y a pratiquement pas de place ?

Les dissipateurs à broches, à glissières et à caloducs sont idéaux pour les espaces compacts, grâce à leur efficacité et à leur capacité à fonctionner dans des conditions de flux d'air restreint.

Les conceptions compactes nécessitent des dissipateurs thermiques qui offrent une grande surface dans un petit volume. Ce n'est pas facile. Les ailettes extrudées standard peuvent ne pas être adaptées ou ne pas refroidir efficacement. Les structures à ailettes sont souvent idéales dans ce cas. Elles permettent une circulation de l'air sous de nombreux angles et offrent une grande surface de refroidissement.

Structures de dissipation thermique compactes

Si la hauteur est un problème, les caloducs permettent d'éloigner la chaleur de la source, puis de la refroidir dans un endroit plus spacieux. Les ailettes pliées ou à glissière permettent d'augmenter la surface de refroidissement dans le même volume en superposant les ailettes.

Chaque millimètre compte dans les conceptions compactes. C'est pourquoi les ingénieurs apprécient les agencements flexibles tels que les ailettes et les caloducs hybrides.

Pourquoi utilise-t-on des caloducs dans les dissipateurs thermiques modernes ?

Vous avez probablement déjà vu des caloducs en cuivre sur des processeurs ou des cartes graphiques. Pourquoi sont-ils si courants aujourd'hui ?

Les caloducs sont utilisés parce qu'ils diffusent rapidement la chaleur, réduisent les points chauds et permettent de placer les ailettes plus loin de la source de chaleur. Ils améliorent le refroidissement sans augmenter la taille.

Un caloduc est un tube scellé rempli d'une petite quantité de liquide. Lorsque l'une des extrémités devient chaude, le liquide à l'intérieur s'évapore. La vapeur se déplace vers l'extrémité la plus froide, où elle se condense. Ce cycle transfère rapidement la chaleur à travers le tuyau.

Pourquoi les caloducs ont-ils du sens ?

• Conductivité thermique très élevée: Meilleur que le cuivre massif.
• Diffusion de la chaleur sur de grandes surfaces d'ailerons: Prévient les points chauds.
• Pas de pièces mobiles: Passif et fiable.
• Compact: Achemine la chaleur dans des conceptions étroites.
• Convivialité de l'orientation: Fonctionne dans la plupart des angles, en particulier avec la structure de la mèche.

Aujourd'hui, de nombreux dissipateurs thermiques haute performance combinent des plaques de base avec des caloducs et des réseaux d'ailettes. Cette méthode hybride permet d'obtenir à la fois une bonne conduction (via le tuyau) et une forte convection (via les ailettes).

Par exemple, dans les ordinateurs portables ou compacts, les caloducs transportent la chaleur vers des ailettes montées sur le côté ou sur le dessus. L'agencement interne reste ainsi propre et efficace.

Quels sont les avantages des ailerons transversaux ?

Les ailerons sont longs, n'est-ce pas ? Et si vous les coupiez ? Croyez-le ou non, cela peut être utile. Les ailettes transversales sont conçues pour briser les flux d'air, dans le bon sens du terme.

Les structures d'ailettes transversales améliorent le transfert de chaleur en brisant les couches limites et en permettant un plus grand nombre de voies de circulation d'air, en particulier dans les profondeurs du réseau d'ailettes.

Dans un modèle à ailettes droites, l'air circule dans des canaux entre les ailettes. Mais à l'intérieur de ces canaux, l'air ralentit. Plus on descend, moins il y a de refroidissement. La coupe transversale des ailettes résout ce problème.

Comment les coupes transversales améliorent le refroidissement

• Perturber l'air stagnant: Les coupes brisent les couches limites.
• Raccourcir les chemins de conduction: Chaque segment d'ailette est plus efficace.
• Permettre un accès multidirectionnel à l'air: Aide en cas de flux d'air turbulent ou partiel.
• Améliorer les performances du flux d'air à faible vitesse: Plus de voies d'évacuation et d'entrée de l'air.

Cependant, cela implique un compromis. Les coupes transversales peuvent légèrement augmenter la résistance à l'écoulement de l'air, et trop de coupes réduisent la résistance des ailettes ou la masse thermique.

Tableau : Ailerons transversaux et ailerons standard

On peut considérer les coupes transversales comme le meilleur des deux mondes : faciles à fabriquer comme les ailerons droits, mais avec des performances plus proches de celles des ailerons en épingle.

Conclusion

Différentes structures de dissipateurs thermiques offrent des avantages thermiques différents. Les ailettes, les caloducs, les coupes transversales et les ailettes compactes jouent tous un rôle. Le choix de la bonne structure dépend du débit d'air, de l'espace et de la charge thermique.