Elektronik sistemlerin tasarımında bileşenlerin ürettiği ısının yönetilmesi çok önemlidir. Yüksek güçlü bileşenler daha fazla ısı üretir ve sistemin arızalanmasına sebep olabilir. Isı üreten sistemleri korumak için aktif soğutma ve pasif soğutma olmak üzere iki farklı teknik uygulanmaktadır.
Elektronik sistemlerin tasarımında bileşenlerin ürettiği ısının yönetilmesi çok önemlidir. Yüksek güçlü bileşenler daha fazla ısı üretir ve sistemin arızalanmasına sebep olabilir. Isı üreten sistemleri korumak için aktif soğutma ve pasif soğutma olmak üzere iki farklı teknik uygulanmaktadır.
Pasif soğutma, elektronik bileşenlerin optimum çalışma sıcaklıklarını korumak için ısı emiciler, ısı dağıtıcılar ya da ısı boruları kullanan sistemdir. Pasif soğutma yöntemi, uygun maliyetlidir ve enerji açısından verimli bir çözümdür.
En sık kullanılan pasif soğutma cihazı ısı emicilerdir. Isı üreten bileşene alüminyum ya da bakır gibi termal iletken bir metal kütlesi monte edilir. Isı, iletim yoluyla bileşenden ısı emiciye aktarılır ve ısı emici yüzeyinden ortam havasına dağılır. Isı transfer yeteneğini artırmak için ısı emici üzerinde kanat benzeri yapılar oluşturularak yüzey alanı artırılabilir.
Bir diğer sık kullanılan pasif soğutma cihazı ise ısı dağıtıcılardır. Isı dağıtıcı, konsantre ısıyı hareket ettirmek ve daha geniş bir alana dağıtmak için kullanılan termal iletken metal plakadır. Isı dağıtıcı, bileşen ve ısı emici arasında bir termal arayüz olarak kullanılabilir. Baskı devre kartları içerisinde bir destek plakası olarak ısı dağıtıcı yer alır. Isı üreten elektronik bileşenler, baskı devre kartı üzerindeki termal yollara bağlanır ve ortaya çıkan ısı metal katman üzerinden dağılır.
Isı boruları da termal yönetimi sağlamak için son derece verimlidir. Bu cihazlar, içerisi sıvı ya da soğutucu malzemeyle doldurulmuş termal iletken metal tüpten yapılır. Borunun bir ucu ısı kaynağına, diğer ucu ise bir ısı emiciye bağlanır. Bileşenin ürettiği ısı, borunun içerisindeki sıvıyı kaynatır. Kaynayan sıvı buharı, soğuk uca gider ve yoğunlaşır. Burada soğur ve bileşenin olduğu uca geri döner.
Aktif soğutma, elektronik bileşenleri yüksek sıcaklıklara karşı korumak için ısı kaynağı üzerine hava veya sıvı uygulanmasıdır. Aktif soğutma yönteminin dezavantajı sistemin çalışması için elektrik kullanma ihtiyacı olmasıdır.
En yaygın aktif soğutma yöntemi ısı kaynağı üzerine basınçlı hava uygulanmasıdır. Basınçlı hava, bir fan ya da üfleyici kullanılarak oluşturulur. Artan hava akışı, ısınmış havayı hızlı bir şekilde uzaklaştırır ve bu da genel ısı dağılımını önemli ölçüde iyileştirir. Akış hızını kontrol etmek için farklı boyutlarda fanlar kullanılabilir. Yerleştirme ve yönelim de soğutma performansını iyileştirmek için optimize edilebilir.
Diğer bir aktif ısı yönetimi de kapalı döngü sistemde sıvı pompalanmasıdır. Isı kaynağında ortaya çıkan ısıyı uzaklaştırmak için boruların içerisindeki sirkülasyonlu sıvı kullanılır. Elektronik sistemlerde bu teknolojinin en yaygın uygulaması soğuk plakalardır. Soğutucu metal plaka üzerinde sıvı akışına izin veren dahili kanallar veya gömülü boru sistemi bulunur. Plaka, ısı üreten bileşene ya da bileşenin bağlı olduğu devre kartına monte edilir. Isı kaynağı, soğutucu içerisindeki sıvıyı ısıtır. Sıvı ısındığında sistem içerisine soğuk sıvı pompalanır ve ısının kontrol edilmesi sağlanır.
Elektronik bileşenler, yüksek sıcaklıklarda çalıştırıldığında işlevleri bozulmaya başlar ve çalışma ömürleri ciddi şekilde azalabilir. Yüksek performans gerekliliklerini ve güvenilirliği sağlamak için kritik bileşenler üzerinde ortaya çıkan ısı uzağa taşınmalı ve çevre ortamına dağıtılmalıdır.
