Thermische uitdagingen oplossen voordat ze een probleem worden

Harry Beijering van Batenburg batenburg.nl/thermal thermal@batenburg.nl (010) 292 87 87

Applied Technologies gaat tijdens zijn presentatie ‘Thermal management; a matter of understanding’ terug naar de basisregels van warmteontwikkeling en warmtetransport. Aan de hand van praktijkvoorbeelden legt hij uit hoe een mix van theoretische kennis en praktijkervaring kan helpen om al in het ontwerp te anticiperen op de thermische uitdagingen waar een systeem in bedrijf mee kan worden geconfronteerd.

Als hardware engineer krijg je regelmatig thermische uitdagingen voor je kiezen, soms zelfs als het ontwikkeltraject al is afgerond en de systemen geïnstalleerd zijn. “We hebben de meest fantastische tools waarmee we steeds sneller en gemakkelijker elektronica en behuizingen kunnen ontwikkelen. Maar wat als aan het einde van zo’n traject blijkt dat er onvoldoende aandacht is besteed aan de gebruikssituatie en warmtehuishouding van één of meerdere componenten binnen het systeem? Dan kan er zomaar sprake zijn van hardwaredefecten, systeemuitval of tegenvallende systeemprestaties”, vertelt Harry Beijering, sales engineer bij Batenburg Applied Technologies. Extra passen en meten wat de warmtehuishouding betreft wordt gedicteerd door de afwerking en uitstraling van het eindproduct, die vaak al vaststaan voordat het systeem volledig is getest. “Het is dan ook een hele uitdaging om vorm en functie optimaal in balans te houden en daarbij grip te houden op de warmtehuishouding van systemen. Zeker wanneer warmtebronnen, warmtetransporten en omgevingsfactoren onvoldoende op elkaar zijn afgestemd, wat we in de praktijk toch best wel vaak zien”, aldus Harry.

Terug naar de basis

Om de juiste ontwerpkeuzes te maken is het belangrijk om inzicht te hebben in de belangrijkste manieren waarop warmte kan worden getransporteerd: via geleiding, via stroming of via straling. “Elk van die transportmechanismen heeft specifieke eigenschappen, die van invloed zijn op de toepasbaarheid bij het koelen van elektronicasystemen. Bij geleiding is het bijvoorbeeld zaak dat een koellichaam dicht tegen de warmtebronnen aan kan worden gemonteerd en aan de andere kant ook weer mogelijkheden heeft om de warmte verder af te voeren. Bij stroming is het belangrijk dat er voldoende luchtverplaatsing mogelijk is om de warmte af te voeren”, legt Harry uit.

Omdat een groot aantal componenten in een relatief kleine behuizing moet functioneren, ook in warmere omgevingen, was het beheersen van de temperatuur een belangrijk punt bij het redesign van deze flow projector.

In de praktijk

Harry zal in zijn lezing een flink aantal praktijkoplossingen laten zien en geeft daarbij handzame tips, zoals ‘gebruik de 80/20-regel’: richt je oplossing op de grootste warmteveroorzaker, want daar is de meeste winst te behalen. En ‘luchtstroming heeft ruimte nodig’: je kunt wel een ventilator monteren, maar zorg er dan wel voor dat er voldoende lucht kan worden aan- èn afgevoerd.

Een voorbeeld van zo’n praktijkoplossing is het redesign van een flow projector (een industriële PC met laser- en vispionfunctionaliteit), die boven een lopende band hangt en wordt ingezet bij het sorteren van postpakketten. Omdat een groot aan- tal componenten in een relatief kleine behuizing moet functioneren, ook in warmere omgevingen, is het beheersen van de temperatuur een belangrijk punt. Om het inwendige van de projector vrij te houden van stof en vuil is interne luchtkoeling geen optie. Met een ontwerp waarbij alle ‘warme’ componenten rechtstreeks passief gekoeld worden in een gesloten behuizing, terwijl externe actieve

Productnieuws

luchtkoeling de warmte afvoert, is een thermische beheersing bereikt die ook bij warme omgevingscondities zeer effectief is.

Meld je aan

De lezing ‘Thermal management; a matter of understanding’ staat gepland voor 14.30 uur op het Power Electronics & Energy Storage event op 27 juni in Den Bosch. Aanmelden voor een gratis bezoek kan via: fhi.nl/ powerelectronicsevent/.

Demo thermisch management

Op de beursvloer van Power Electronics & Energy Storage worden op de stand van Batenburg Applied Technologies in een compacte opstelling producten getoond uit de expertisegebieden ‘thermisch management’ en ‘meettechiek’. Zowel op R&D-niveau als na de ingebruikname zijn warmteontwikkeling en warmtetransport eigenschappen die de levensduur en efficiëntie van systemen beïnvloeden.

De opstelling laat zien hoe energieverbruik, warmteontwikkeling en warmtetransport met elkaar in verbinding staan. Aan de hand van data van temperatuursensoren en een IR-camera worden twee verschillende koelopstellingen met elkaar vergeleken. Een en ander wordt grafisch in beeld gebracht via een draadloze datalogger.

Volledig loodvrije geheugenmodule 5 W DC/DC in miniatuurbehuizing

Apacer, fabrikant van industriële SSD's en DRAM, heeft een volledig loodvrije geheugenmodule gecreëerd. Deze overtreft niet alleen de vereisten van de huidige EU RoHS-milieunorm, maar hoeft ook geen beroep te doen op de loodvrijstellingsclausule van RoHS 7(c)-I.

De huidige geheugenmodules bevatten nog loodcomponenten in hun weerstandselementen, zodat ze niet volledig kunnen voldoen aan de vereisten van de RoHS-milieunorm en moeten vertrouwen op de loodvrijstellingsclausule. Nu er wereldwijd steeds strengere milieuvoorschriften verschijnen, is het gebruik van vrijstellingsclausules echter geen oplossing op lange termijn. Om dit probleem op te lossen, heeft Apacer een loodvrije geheugenmodule ontwikkeld. De volledig loodvrije weerstandselementen die erin worden gebruikt zijn in overeenstemming met de RoHSmilieunormen en zullen de prestaties van de originele geheugenmodule niet verminderen. De eerste volledig loodvrije geheugenmodule zal eerst worden toegepast op DDR5 DRAMmodules.

Recom heeft de ‘K’serie DC/DC-omzetters uitgebreid met een 5 W-component in een miniatuur plastic behuizing van 1" x 1" x 0,4" (25,4 x 25,4 x 10 mm). De REC5K-AW heeft een breed 4:1 ingangsbereik (9 – 36 VDC) en een enkele gereguleerde 5 VDCuitgang. Tot 5 W/1 A is leverbaar met een ingang tussen 18 en 36 VDC. Deze component werkt in een omgevingstemperatuur van -40 °C tot 110 °C met derating. De DC/DC is gecertificeerd volgens UL/EN/IEC 62368-1 voor 4 kVDC/1 s ‘basis’ isolatiecapaciteit en voldoet aan EMC-norm EN 55032 Klasse B voor geleidingsruis met een eenvoudig ingangsfilter. De componenten zijn ontworpen voor gebruik tot 5000 m hoogte in een omgeving met verontreinigingsgraad 2 (PD2). De MTBF bedraagt meer dan 1,4 Mhrs bij 25 °C volgens milHDBK-217F (GB). De REC5K-AW is kortsluitbeveiligd en beschikt over een ingangs-onderspanningsbegrenzing. De aan/uit-regeling heeft een typische standbystroom van 3 mA.