Bilgisayar ve pek çok elektronik cihazda kullanılan soğutucu blok (alüminyum blok) nedir? Soğutucu bloklar nasıl çalışır?

Elektronik cihazlar için aşırı ısınma büyük bir sorun. Bu nedenle soğutucular, elektronik cihazların veya benzeri ısı kaynaklarının sıcaklığını kontrol etmek için hayati önem taşır. Soğutucu bloklar (ya da alüminyum soğutucular) elektronik cihazlarda ısı enerjisini yaymak ve cihazlarınızı soğutmak için kullanılır.

Modern çağda, elektronik sistemler ve araçlar günlük hayatımızın her noktasında yaygın olarak bulunuyorlar. Mobil iletişim sistemleri için bir mikroişlemci çipinden bir baz istasyonuna (BTS) kadar, tüm elektronik ürünlerin çalışması için elektrik gücüne ihtiyaç var. Bu gücün bir kısmı cihazı çalıştırmak için kullanılırken, geri kalanı (cihazın verimliliğine bağlı olarak) çoğunlukla ısı şeklinde dağılır.

Ancak cihazların küçülmesinden dolayı elektronik cihazlar çok fazla ısı biriktiremezler ve bu ısı enerjisini çevreye dağıtmaları gerekir. Bu amaçla da genellikle soğutucu bloklar kullanılır.

Soğutucu blok, bir elektronik cihazın ısısını iletim yoluyla emmek ve daha sonra bu enerjiyi konveksiyon ve radyasyon yoluyla ortama atmak için kullanılan bir parçadır.

Soğutucular, yaygın olarak alüminyum olmak üzere termal olarak iyi iletken malzemelerden yapılır. Alüminyum, gümüş ve altın gibi diğer termal olarak iletken malzemelere kıyasla düşük maliyetli olduğu için tercih edilir.

Soğutucu bloklar nasıl çalışır?

Küçük bir elektronik devreden ya da çipten gelen ısı, iletim yoluyla düz bir metal plaka tarafından emilir. İletim genellikle çipin dış kasası ve ısı emicisi arasına bir termal macun uygulanarak kolaylaştırılır. Böylec gelen ısı, daha büyük olan soğutucu yüzeyine iletilerek yayılır.

Isı kaynağının daha küçük bir yüzey alanı, ısı emicinin daha büyük bir yüzey alanı ile fiziksel temasa girdiğinde, ısı enerjisi yayılan bir ısı direncine maruz kalır. Bu nedenle, soğutucunun taban plakasının uygun temas kalınlığını seçerek yayılma direncini kontrol etmek önemlidir.

Minimum yayılma direncine sahip bir ısı emici, ısının taban plakası ve kanatlar üzerinde neredeyse eşit bir şekilde dağılmasını sağlar. Böylece soğutucunun yüzey alanı verimli bir şekilde kullanılır.

Soğutucu taban plakasının diğer tarafında, ısının termal konveksiyonu için artırılmış yüzey alanı sağlamak için birçok metalik kanat bulunur. Kanatlar, çoğu durumda hava olan akıcı maddenin ısıyı dağıtmak için kanatlar arasında serbestçe akmasını engelleyebileceğinden dolayı birbirine çok yakın yerleştirilmez.

Soğutucu tabanında eşit olarak yayılan ısı, doğal konveksiyon veya cebri dolaşımlı hava konveksiyonu kullanarak kanatlar tarafından sağlanan tüm yüzey alanını kullanır ve ortama salınır.

Doğal konveksiyon ve cebri dolaşımlı hava konveksiyonu

Doğal konveksiyon, ortam havasının doğal akışını kullanarak, yani harici bir kaynaktan basınç uygulamadan ısı enerjisini soğutucu kanatçıklardan uzaklaştırdığı bir işlemdir. Bu süreçte akıcı moleküllerinin akışı veya hızı yavaştır.

Cebri dolaşımlı hava konveksiyonu yönteminde, soğutucunun kanatları üzerindeki akış hızını artırmak için bir fan kullanılır.

Fan yardımıyla artan hava akışı, soğutucudan daha fazla ısının taşınmasına neden olur. Genellikle, çok fazla ısı gücünün çıkarılmasının gerekli olduğu veya bir tasarımda daha küçük bir soğutucunun zorunlu olduğu durumlarda cebri konveksiyon kullanılır.

Konveksiyonla birlikte, ısı alıcıdan gelen ısı radyasyonu da ısı alıcıdan ısının uzaklaştırılmasında oldukça faydalıdır. Soğutucular, termal radyasyon kapasitesini arttıran bir şekilde genellikle siyah renkli olur.

Bir soğutucu, elektronik bir cihazın güvenilir çalışması için gerekli bir aksesuvardır. Gelişmiş akıllı telefonlarımız, yüksek güçlü bilgisayarlarımız ve hatta LED ışıklarımız soğutucular olmadığında aşırı ısınma nedeniyle istendiği gibi çalışmayacaktır.