هیت سینک چیست؟ نحوه کار و انواع آن
هیت سینک به عنوان نوعی مبدل حرارتی می باشد که حرارت تولیدی در المان‌های الکترونیکی یا مکانیکی را تحت کنترل قرار می دهد. هیت سینک، با جذب حرارت و پراکنده کردن آن در سیال اطراف خود (معمولا هوا) از بالا رفتن دمای قطعه مورد نظر و آسیب رسیدن به آن پیشگیری به عمل می آورد. هیت سینک زمانی اهمیت پیدا می کند که قطعات حساس به افزایش دما، در مدار یا دستگاه به کار برده شده اند.
استفاده از گرمابر در قطعاتی مانند انواع IC ها، ترانزیستور، LED، لیزرهای توان بالا و .... که در اثر عبور جریان الکتریکی از خود حرارت تولید می کنند، بسیار متداول می باشد. به کار بردن هیت سینک مانع افزایش دمای غیرمجاز این قطعات می شود. به این ترتیب طول عمر قطعات، به دلیل کارکرد در بازه دمای مجاز ذکر شده در دیتا شیت، افزایش می یابد. همچنین عملکرد قطعات و به طور کلی مدارها بهبود پیدا می کند.
گرمای تولید شده در مدارها و دستگاه های الکتریکی غالبا به عنوان یکی از تهدید های بزرگ در جهت آسیب رسیدن به دستگاه و قطعات داخلی آن می باشد از این حیث می بایست از قطعه ای بهره مند بود که با ساختار ویژه و منحصر به فرد خود قابلیت مقابله با گرمای اضافی آن را داشته باشد. به همین منظور از قطعه ای به نام هیت سینک یا همان Heat Sink بهره برداری می گردد.
هیت سینک در دسته مناسب ترین قطعات کاربردی برای کاهش دما و گرما به شمار می رود. در این ترکیب کلمه، هیت به معنی گرما و نیز سینک به معنی کاهش و فروکش است. هیت سینک ها با ساختار فلزی ویژه ای که دارند، رسانای گرما بسیار زیادی دارند و همین موضوع منجر می گردد تا بتوانند گرما را به راحتی جذب نماید و با تبادل این انرژی گرمایی با محیط اطراف خود دمای بالای دستگاه ها و قطعات را دفع نماید. در برخی از مدل های آبی Heat Sink ها هم با جریان آب این دمای اضافی و مازاد دفع می گردد و از بین می رود.
وظیفه و کاربرد هیت سینک
این قطعات از یک سطح تماسی برخوردار می باشد و دمای تولید شده از این دستگاه ها و .. را از طریق این سطح دریافت می نماید و سپس به سطح دیگر خود انتقال می دهد. معمولا برای افزایش سطح انتقال دما این قطعات را شیاردار می‌سازند. حرارت از تجهیرات دریافت و با حداکثر کردن سطح تماس با هوا یا سیال پیرامونی، حرارت به آن سیال ( هوا یا…) منتقل می گردد.
هیت سینک ها برای جذب و پخش کردن گرمای زیادی که توسط انواع مختلف وسایل الکترونیکی و مکانیکی تولید می شوند استفاده می گردد. در واقع، هر نوع سیستمی که به خاطر عملکرد طبیعی خود گرما تولید می کند، از وسایلی مثل هیت سینک برای دفع گرما کمک می گیرد تا اجزای مهم و حیاتی آن خنک بمانند. به عنوان مثال فرایندهایی مثل فرایند مکانیکی، سوختی، الکترونیکی، سایشی، شیمیایی، خورشیدی یا هسته ای گرما تولید می نماید.
در یک سیستم کامپیوتر نقش Heat sink چیست؟ هیت سینک وظیفه دارد که گرما را از قطعاتی که ایجاد گرما در آن ها مشاهده می شود دور نگه دارد. هیت سینک این کار را با ایجاد جریان باد (در هیت سینک های از نوع فعال) و جذب گرما و از قطعات مورد نظر ( در هیت سینک های غیرفعال ) انجام می دهند.
برای نمونه در بردهای الکترونیکی و بر روی قطعات الکترونیکی مانند IC، ترانزیستور، دیود، ماسفت و… یا تجهیزات روشنایی مانند انواع ال ای دی LED پاور یا لیزری و .. لامپ و پروژکتور، پردازنده‌ی مرکزی CPU و GPU و ... بر روی لیزرهای قوی به گونه ی گسترده کاربرد دارد. هر کدام از این تجهیزات دارای یک بازه‌ی دمایی مشخص می باشند که کاربر می بایست دمای آن ها را در این بازه حفظ نماید ، وگرنه دمای زیاد منجر به آسیب به قطعات آن‌ها می گردد که این موضوع با استفاده از مواردی همچون انواع هیت سینک ، فن ، چسب و خمیر سیلیکون و .. امکان پذیر می باشد .
همانطور که می دانید از نظر جنس هیت سینک ها در انواع مختلفی تولید می شوند و دارای اشکال مختلفی هستند بر روی مواردی مانند تجهیزات روشنایی مانند انواع LED پاور و خطی و .. یا لامپ و یا انواع قطعات الکترونیک و ... نصب می گردد که عبارت اند از :
- انواع پردازنده مرکزی CPU و پردازنده گرافیکی GPU پردازش‌گر Processor
- انواع منبع تغذیه، آداپتور ، پاور صنعتی سوئیچینگ، ترانس
- لیزرهای توان بالا
- تجهیزات روشنایی مانند LED پاور، لیزری، پروژکتور و..
- قطعات الکترونیک و لوازم و بردهای الکترونیک و ماژول، سیستم‌های صوتی، اینورتر
انواع هیت سینک
به طور کلی در یک دسته بندی کلی Heat Sink بر اساس کاربردی به دو دسته; فعال یا غیر فعال تقسیم می گردد.
هیت سینک فعال :
این نوع از هیت سینک به علت برخورداری از اجزای متحرک به هیت سینک فعال معروف می باشد. این نوع معمولا از فن دمنده و یا چیزی شبیه آن بهره برداری می گردد .
هیت سینک غیر فعال :
به هیت سینک هایی که در جهت خنک کردن یک قطعه نیازمند به محصولات یا فرایندهای جانبی نمی باشند ، هیت سینک غیر فعال یا پسیو (Passive) نام دارند . درست زمانی که هیت سینک یا خنک کننده غیر فعال را به یک وسیله الکتریکی یا مکانیکی اتصال می دهید، حرارت تولید شده از طریق تماس مستقیم دستگاه با منبع تولیدی گرما، مستقیماً به محیط بیرون انتقال می یابد.
به همین دلیل عملیات دفع گرما در این هیت سینک ها بدون استفاده از فن یا روش های خنک سازی شایع صورت می گیرد ، هیت سینک های غیر فعال عمدتاً نسبت به سایر مدل های فعال یا اکتیو، سایز بزرگتری دارند. اتصال این تجهیزات پره‌ای یا تیغه ای مانند، مساحت سطح را افزایش می دهد که برای دفع گرما، انتشار به محیط بیرون و کمک به خنک کردن قطعه مدنظر بسیار ضروری می باشد .
محصولاتی مثل هیت سینک های خنک کننده غیر فعال آلومینیومی عمدتاً در وسایل الکترونیکی یا ماشین آلاتی که قدرت کمی دارند استفاده می شوند چون این وسایل به اندازه‌ای داغ نمی‌شوند که به سیستم خنک کننده فعال نیاز داشته باشند.
از نظر شکل ظاهری هیت سینک ها به دسته های متعددی تقسیم می شوند که عبارت اند از :
- هیت سینک خورشیدی
- هیت سینک پروانه‌ای
- هیت سینک تیغه‌دار
- هیت سینک گوزنی
- هیت سینک سوله ای
- هیت سینک شانه ای
- هیت سینک ناودانی
- هیت سینک خطی و …
که در ادامه موارد کاربردی تر را شرح می دهیم .
هیت سینک خورشیدی:
هیت سینک خورشیدی یا همان هیت سینک گرد یا ستاره ای نمونه ای از هیت سینک به شمار می رود که دور تا دور آن را شیار هایی پوشانده اند و در اندازه ها و ابعاد مختلفی هم طراحی و عرضه می گردد که همین امر باعث می شود تا طیف کاربری آن بسیار گسترده باشد.
هیت سینک وال واشر :
وال واشر دستگاهی هست که با قرار گرفتن چند LED ایجاد می گردد و می توان از آن به جای پروژکتور ها استفاده کرد.
هیت سینک پروانه ای یا شاخ گوزنی :
این مدل از هیت سینک هم در دو طرف از شیار های گوناگون تشکیل شده که همین موضوع باعث نام گذاری آن به مدل پروانه ای یا شاخ گوزنی شده است.
هیت سینک در اینورتر :
اینورتر ها به دلیل کاربردی که در جهت کنترل جریان ورودی به دستگاه ها و الکتروموتور ها دارند .
هیت سینک CPU چیست؟
Heat Sink cpu دستگاهی است که در زیر Fan خنک کننده و درست در بالای CPU سیستم تعبیه می گردد و کاری که می کند این است که گرمای تولیدشده به وسیله پردازنده را دریافت کرده و از طریق Fan گرما به هوای اطراف پخش می گردد تا دمای CPU متعادل بماند. البته برای انتقال گرما باید سطح مناسبی بین هیت سینک و CPU برقرار شود. برای این منظور از ماده ای به نام خمیر سیلیکون بهره برداری می گردد.
افزایش دما سبب Over Heat شدن قطعات داخلی می گردد که نتیجه آن از دست رفتن داده ها، هنگ و خرابی سیستم، می باشد . البته اغلب مادربردها طوری طراحی‌شده‌اند که اگر دمای CPU به ۸۵ تا ۹۰ درجه برسد، خاموش گردد.
جنس ساخت هیت سینک
به طور معمول بعضی از فلزها در جهت کاهش حرارت مناسب و استفاده می شوند زیرا هادی مناسبی برای حرارت به شمار می روند. هیت سینک می تواند از جنس فلز طلا، مس یا آلومینیوم باشد. در گذشته های دور تولید کننده‌ها در صنایع الکترونیک از ورق‌ها و شمش آلومینیومی نیز در کنار بردهای الکترونیکی برای انتقال دما استفاده می کردند.
هیت سینک طلایی : یکی از انواع گرماگیر با این فلز تولید می گردد ولی معمولا به علت قیمت بالای طلا از این فلز تنها در موارد بسیار ویژه استفاده می شود چرا که برای کاربری‌های معمولی صرفه اقتصادی نخواهد داشت .
هیت سینک مسی : فلزی که پس از طلاق می تواند استفاده گردد، مس می باشد چرا که انتقال دمای خوبی دارد ولی از چگالی بالا و وزن زیاد برخوردار و کمتر منعطف می باشد ، شکل پذیری پایین‌تری دارد و همچنین قیمت مس باز هم برای کاربری‌های ساده بالا می باشد .
هیت سینک آلومینیومی : این فلز یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت گرمابر می باشد . آلومینیوم یک فلز با وزن بسیار پایین و همچنین از قیمت پایینی برخوردار بوده و به شکل گسترده ای برای ساخت هیت سینک کاربرد دارد .
روش های ساخت هیت سینک :
قبل از ساخت دستگاه های مدرن برای تولید هیت سینک در سطح صنعتی و تولید انبوه ، تولید کنندگاه دستگاه های مختلف اگر در مراحل ساخت دستگاهشون نیاز به وجود هیت سینک رو احساس می نمودند ، به شکل دستی یک فلز مثل مس یا آلومینیوم رو که بیشتر از ورق یا شمش این فلزات بود انتخاب نموده و شکل خیلی ساده از هیت سینک رو طراحی می کردند . در اینجا فقط ویژگی دفع حرارتی خود فلز بود که نقش خنک کننده رو بازی می کرد . و از کانال های هوایی یا آبی برای خنک کردن هیت سینک استفاده نمی گردید.با گذشت زمان و پیشرفت صنعت روش های جدیدی جهت ساخت پروفیل در اشکال مختلف بوجود اومد . روش هایی مثل دایکاست و اکستروژن یا همون اکسترود که بهش اینجکشن هم نامیده می شد.
هیت سینک غیر فعال
به هیت سینک هایی که جهت خنک کردن یک قطعه به محصولات یا فرایندهای جانبی احتیاجی ندارند، هیت سینک غیر فعال یا پسیو (Passive) می نامند. زمانی که هیت سینک یا خنک کننده غیر فعال را به یک وسیله الکتریکی یا مکانیکی متصل می شود، حرارت تولید شده از طریق تماس مستقیم دستگاه با منبع تولیدی گرما، مستقیماً به محیط بیرون انتقال می یابد.
جهت اینکه عملیات دفع گرما در این هیت سینک ها بدون استفاده از فن یا روش های خنک سازی رایج است، هیت سینک های غیر فعال عمدتاً نسبت به سایر مدل های فعال یا اکتیو، سایز بزرگتری دارند. اتصال این تجهیزات پره‌ای یا تیغه ای مانند، مساحت سطح را افزایش می دهد که برای دفع گرما، انتشار به محیط بیرون و کمک به خنک کردن قطعه مدنظر بسیار ضروری می باشد.
محصولاتی همچون هیت سینک های خنک کننده غیر فعال آلومینیومی عمدتاً در وسایل الکترونیکی یا ماشین آلاتی که قدرت کمی دارند کاربرد دارند چون این وسایل به اندازه‌ای داغ نمی شوند که به سیستم خنک کننده فعال نیاز داشته باشند.
از طرفی این نوع محصولات، روش مقرون به صرفه تری برای دفع گرما می باشند خصوصا جهت قطعات بسیار بزرگی که عملاً نصب سیستم های خنک کننده فعال را غیر ممکن می سازد. چون این سیستم ها باید فضای آزاد زیادی در اطراف محل نصب خود داشته باشند.
پخش شدن گرما در تمام هیت سینک
به طور کلی در ساخت رادیاتورها موادی استفاده می شود که رسانای بسیار بالای حرارت اند و در صورتی که خنک کننده ها در ارتباط مستقیم با منبع تولید کننده حرارت باشند، حرارت را دریافت کرده و در تمامی سطح هیت سینک پخش می کنند. در نهایت، این گرما به محیط اطراف منتقل خواهد شد. لذا در رادیاتورها سطح نزدیک به منبع حرارت داغ بوده و سمت مخالف آن که در تماس با محیط اطراف است، همیشه خنک می باشد.
سخن پایانی
برای خرید و کسب اطلاعات به وب سایت آژند برق مراجعه نمایید.
