Elektronikkylning

Utvecklingen mot elektronikkonstruktioner där komponenter packas allt tätare gör att kraven ständigt ökar på lösningar för effektiv kylning. Kylningen har stor betydelse för livslängden hos elektronikkomponenter och redan i början av ett konstruktionsprojekt bör därför stor vikt läggas vid att hitta den mest optimala kyllösningen. I denna serie beskrivs bl a olika kylmetoder, val av lämpliga fläktar och vad man bör tänka på vid placeringen av en fläkt i en elektronikkonstruktion.

1. Kylmetoder

I elektronikkonstruktioner uppträder alltid effektförluster som kan vara olika stora och som alstrar värme. Höga temperaturer i tätt packade konstruktioner kan vara skadliga för ingående elektronikkomponenter. Livslängden hos komponenterna är dessutom ofta direkt relaterad till temperaturen i en konstruktion. För att säkerställa livslängden måste därför temperaturen kontrolleras med någon form av kylmetod.
2. Beräkning av luftflöde

För att kunna välja rätt fläkt och beräkna den luftmängd som krävs för att kylningen ska bli tillräckligt effektiv är det viktigt att göra en bedömning av hur mycket energi och värme som alstras i en elektronikkonstruktion. Konstruktionens effektförbrukning kan användas vid beräkningen eftersom en stor del av den omvandlas till värme. Luftflödet som behövs bestäms av den förlusteffekt som en konstruktion har samt den ökning av den kylande luftströmmen som krävs vartefter som temperaturen och värmen stiger i en konstruktion.
3. Olika fläkttyper

Det finns flera olika typer av fläktar för kylning av elektronik. Axialfläktar är vanligast och här finns också det bredaste utbudet av produkter vilket underlättar när det gäller att optimera fläktlösningen till kraven i en viss elektronikkonstruktion. Det finns även radial-, diagonal- och tvärströmsfläktar.
4. Material och standardmått

Fläktar för elektronikkylning finns i ett antal standardmått, från 25x25x8 mm till 280x280x80 mm och de levereras för flatstiftsanslutning eller med kabel. ebm-papst olika fläkttyper tillverkas i gjuten aluminium, glasfiberförstärkt plast eller galvaniserad plåt vilket gör att de täcker in ett mycket brett applikationsområde där det ställs olika krav på fläktarnas utformning. Möjlighet finns också att välja mellan fläktar med antingen kullager eller glidlager.
5. Likström eller växelström

De olika fläkttyperna för elektronikkylning finns för 5, 12, 24 eller 48 Volt likström (VDC) alternativt 115 eller 230 Volt växelström (VAC). Likströmsfläktarna drivs av borstlösa likströmsmotorer och de har som regel betydligt lägre effektförbrukning än växelströmsfläktar. Så kallade AC-fläktar drivs med skärmpols- eller kondensatormotorer med inbyggd kondensator. Som alternativ till fläktarna med AC-motor finns fläktar med EC-motor som är en borstlös dc-motor som är avsedd att matas med 115 eller 230 VAC.
6. Livslängd

Livslängden på fläktar mäts i antal driftstimmar enligt L10 vid en viss angiven omgivningstemperatur. L10 innebär den tid som det tagit 10 % av ett slumpmässigt antal fläktar att gå sönder. Testerna som genomförs hos ebm-papst är rigorösa och fläktarna utsätts för olika krävande driftsförhållanden och i temperaturer på 40 till 70 grader. Begreppet ”gå sönder” innebär att en fläkt anses ha havererat när den inte klarar angivet luftflöde, angiven hastighet eller ljudnivå.
7. Ljud

En viktig parameter vid valet av fläkt till en elektronikkonstruktion är ofta det ljudtryck som fläkten ger upphov till. Ljudtrycket mäts i dB(A) enligt en metod som motsvarar örats förmåga att uppfatta ljud. Viktigt att känna till är att två lika höga ljudkällor tillsammans ökar ljudet med 3 dB(A). Ljudeffekten däremot mäts i bel och dB (1 bel = 10 dB).
8. Applikationsmiljö

Fläktar för elektronikkylning har som standard skyddsklass IP20 vilket innebär att de är petsäkra men inte har skydd mot vatten. Som option kan ebm-papst leverera vissa fläktyper med bättre skydd av fläktmotorn. Det finns också fläktar med fuktskyddat utförande. Under arbetet med en elektronikkonstruktion och fläktvalet är det viktigt att tänka på applikationsmiljön. Detta för att man skall kunna välja rätt sorts skydd.
9. Parametrar

För att en elektronikkonstruktion skall bli lyckad när det gäller kylningen krävs det att man redan vid starten av ett projekt tar hänsyn till alla parametrar som är avgörande för en bra kyleffekt. Några av dessa parametrar är kravet på luftflöden, hur värmealstrande komponenterna är, den optimala placeringen av fläkten eller en kylfläns, värmeavgången och de krav som ställs i en viss applikationsmiljö. En annan viktig parameter är fläktens livslängd som ofta är direkt relaterad till temperaturen i en elektronikkonstruktion.

Elektronikkylning

ebm papst