Geçmişten günümüze elektrik ve elektronik biliminde çok hızlı ve yüksek sayıda gelişmeler ortaya çıkmıştır. Bu hızlı gelişim ile elektronik sistemler günlük hayatımıza varana kadar pek çok şekilde kullanılmaktadır.
Elektrik-Elektronik sistemler elektrik akımı sebebiyle gerilim ve direncin etkisi ile ısı üretmektedir. Elektrik-elektronik sistemlerin giderek karmaşıklaşan ve çoğalan yapısı sebebiyle ürettikleri ısı çeşitli sorunlara sebep olmaktadır. Bu duruma en iyi örneği çağımızın vazgeçilmez ve en yaygın cihazı olan bilgisayarları gösterebiliriz. Bilgisayarlar pek çok elektronik sistem ve devrenin bir araya gelmesiyle oluşmuş bir yapıdır. Örnek olarak bir bilgisayar işlemcisini ele alalım bilgisayar işlemcisi içinde pek çok miktarda transistör yer almakta olup elektrik akımı ile birlikte bu yapı ısı üretmektedir. İlgili ısıda sorun oluşacağından işlemciler için özel termal macun ve işlemciye has soğutma fanı bulunmaktadır.
Elektronik sistemlerin bu şekilde ısı üretiminden kaynaklanan sorunları için çeşitli şekillerde soğutma ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Günümüzde bu işlevi yaygın olarak soğutucu elektrik fanları karşılamaktadır. Elektronik pek çok sistemin içinde yine benzer bir gerilim ile farklı devirlerde çalışan fanlar bulunmaktadır. Sistemler geliştikçe ve soğutma ihtiyacı arttıkça fanlara ek olarak soğutma yüzeyini arttıran metal kanat parçalar, macunlar, yalıtkan katman malzemeler vb. gibi ek soğutma sistem ve malzemeler eklenmektedir. Günümüzde soğutma sistemleri daha da geliştirilerek sıvı soğutma sistemleri uygulamaları bulunmaktadır.
Elektronik sistemlerin soğutma ihtiyacını gidermek her zaman doğrudan soğutucu bileşen ekleme ile çözümlenmeyebilir. Burada ısı kaynağını iyi tespit etmek, ilgili kaynağa göre soğutucu belirlemek önem arz etmektedir. Örneğin elektronik pek çok cihaz bir dış kaba sahiptir. Bu kap içinde elektronik sistemin nasıl konumlanacağı, kabın hangi kısımlarının akış için açık kalacağı vb. durumlar için tasarım şekillenmektedir. Bu sebeple elektronik sistemleri oluşturmadan önce tasarım aşamasında iken soğutma ihtiyacını belirlemek ve bu duruma göre tasarlamak deney ve prototip gibi masraflardan kurtaracaktır. Bu koşullar altında akış analizleri devreye girmektedir. Akış analizleri ile bu tip durumlar önceden hesaplanarak ihtiyaçlar belirlenebilir.
Elektronik Soğutma Analizleri, Makine ve Elektrik-Elektronik Mühendisliği bilim dalları içinde ağırlıklı olarak Akışkanlar Mekaniği, Isı Transferi, Termodinamik ve Güç Elektroniği konularını kapsamaktadır.
Günümüzde akış analiz programları sadece elektronik soğutma işlemine yönelik olarak özelleşebilmektedir. SOLIDWORKS Flow Simulation içinde de bu şekilde bir özelleşme mevcuttur. Electronic Cooling Analiz, SOLIDWORKS Flow Simulation içine bir modül olarak gelebilmektedir. Electronic Cooling modülü ile detaylı elektronik soğutma akış analizleri gerçekleştirilebilmektedir.
Electronic Cooling Araçları
Electronic Cooling modülü Flow Simulation içine çeşitli araçları getirmektedir. İlgili araçlar ve özellikleri aşağıda listelenmektedir.
Hava Akışı Optimizasyonu: Tüm bileşenlere doğru hacimde soğutma akışı sağlamak, önemli bir mühendislik sorunudur. Hava akışını optimize etmek, bileşenlerin hareket ettirilmesini ve/veya hava bölmeleri ve kanalların oluşturulmasını gerektirebilir, bu özellik ile tasarım optimize edilebilir.
Ürün Termal Tasarımı: Isıtma/soğutma döngüleri ve yük altında maksimum sıcaklık dahil olmak üzere doğru ürün performansını sağlamak için tasarlanan modelin genel termal davranışı incelenerek belirlenmeli ve tasarım bu durumlar göz önünde bulundurularak oluşturulmalıdır.
Soğutucu Seçimi/Tasarımı: Doğru soğutucunun seçilmesi, soğutulacak bileşenin çalışma ömrü açısından çok önemli olabilir. Doğru soğutucu, yalnızca genel hava akışı ve bileşenlerin elektronik devre üzerindeki termal etkileri bilgisi ile belirlenebilir.
PCB Termal Analizi: PCB’yi izole bir şekilde incelemek, tasarımcının bileşen yerleşimini, ısı borularının, termal pedlerin ve arayüz malzemelerinin kullanımını değerlendirmesine olanak tanır.
Fan Seçimi: Fan seçimini ve yerleşimini optimize etmek, tasarımın genel termal performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Elektronik soğutma modülüyle çeşitli fan üreticileri ve özellikleri analize dahil edilebilmektedir.
Sektöre Özel Electronic Cooling Araçları
Elektronik Soğutma modülündeki sektöre özel araçlar, elektronik devre ve sistemler için muhafaza, kap, kabin vb. tasarlayan tasarımcılara yöneliktir.
Joule-Isıtma: Elektro iletken katılardaki kararlı durum doğru elektrik akımını hesaplar ve otomatik olarak ısı transferi hesaplamalarına dahil edilebilir.
İki Dirençli Bileşen: İki dirençli kompakt model, onaylanmış bir JEDEC (Solid State Technology Association) standardına dayanan bir testtir. Mono çipli elektronik paketlerin geleneksel tek direnç ölçümleriyle karşılaştırıldığında, mutlak sonuçların tahmin edilmesi için doğrulukta önemli bir artışı temsil etmektedir.
Isı Boruları: Dizüstü bilgisayarlarda ve diğer alan kısıtlamalı veya iletim soğutmalı tasarımlarda baskın bir soğutma yaklaşımını modellemek için basit ve pragmatik bir yöntem.
PCB Jeneratörleri: PCB yapısından ve belirtilen iletken ve dielektrik malzemelerin özelliklerinden otomatik olarak türetilen çift eksenli termal iletkenlik değerlerini elde etmenizi sağlar. Çok katmanlı PCB’lerin fiziksel özelliklerini belirlemek için basit ve standart bir yaklaşımdır.
Mühendislik Veritabanı: Gelişmiş bir mühendislik veritabanı, çok çeşitli yeni katılar, fanlar, termo-elektrik soğutucular ve iki dirençli bileşenler içerir. Tipik IC (Integrated Circuit) paketlerini temsil eden bir arayüz malzemeleri ve katılar kütüphanesi de içine eklenmiştir.
-SOLIDWORKS Flow Simulation, Electronic Cooling modülüyle birlikte güçlü bir tasarım aracıdır
-Ürün geliştirme döngünüzü hızlandırmak için tasarımla birlikte analizişlemleri gerçekleştirerek eşzamanlı mühendisliği süreçlerinize entegre edebilirsiniz.
-Tasarladığınız ürün performansını test etmek için ihtiyaç duyduğunuz akışı analizini model ve tasarımlarınıza ilgili özelliklere yönelik olarak ekleyebilirsiniz.
-SOLIDWORKS Flow Simulation, termal koşulları ve ısı transferi hesaplamalarını yöneteceğiniz çalışmalarınız için ihtiyaç duyduğunuz araçları sunmaktadır.
