通過(guò)熱點(diǎn)檢測(cè)防止產(chǎn)品的熱失控

隨著技術(shù)的進(jìn)步,電子產(chǎn)品變得越來(lái)越強(qiáng)大和緊湊.這種上升的性能與規(guī)模比率是最終用戶的便利和成本的好消息,但它也會(huì)帶來(lái)一些可靠性問(wèn)題。熱失控是當(dāng)今最突出的問(wèn)題之一。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)失誤和實(shí)施方法差都可能導(dǎo)致電子元件故障。實(shí)際上,其中一些失敗在某種程度上是不可避免的,但基本的補(bǔ)救和替換往往可以緩解這些罕見(jiàn)的、較小的問(wèn)題。在熱失控中,這種故障從一個(gè)部件蔓延到另一個(gè)部件,并導(dǎo)致全系統(tǒng)的問(wèn)題,因此,盡可能地防止它是至關(guān)重要的。

什么是熱失控?

熱失控是一個(gè)現(xiàn)象,在一個(gè)組件的過(guò)熱導(dǎo)致指數(shù)上升的溫度整個(gè)設(shè)備。它會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池過(guò)熱,導(dǎo)致?100多起火災(zāi) 就在2021年。雖然今天的鋰離子電池比以前的電池更少起火,但熱失控仍然很普遍。

當(dāng)電池或微處理器等部件發(fā)出的熱量超過(guò)周圍環(huán)境所能消散的熱量時(shí),就會(huì)發(fā)生泄漏。因此,周圍地區(qū)的溫度也會(huì)上升。這種增加的熱量加速了裝置內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速率,從而進(jìn)一步推高了溫度,造成了破壞性的過(guò)熱循環(huán)。

隨著諸如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等電子設(shè)備變得越來(lái)越緊湊,內(nèi)部溫度可能會(huì)更快地上升。由于部件更接近,過(guò)多的熱量可以更容易地增加另一個(gè)反應(yīng)速率,導(dǎo)致熱失控。

這種指數(shù)式的溫度上升最終會(huì)導(dǎo)致元件故障,經(jīng)常破壞整個(gè)設(shè)備。如果這一過(guò)程發(fā)生得足夠快,它會(huì)導(dǎo)致更戲劇性的副作用,如火災(zāi)或爆炸。與專家預(yù)測(cè)的?到2030年幾乎翻一番 解決這一問(wèn)題變得越來(lái)越重要。

識(shí)別熱點(diǎn),防止熱失控

熱失控是一個(gè)嚴(yán)重但可預(yù)防的問(wèn)題。解決和預(yù)防這一問(wèn)題的最好方法之一是通過(guò)識(shí)別熱點(diǎn)--電路中更有可能經(jīng)歷高溫的區(qū)域。在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中關(guān)注這些領(lǐng)域可以減少風(fēng)險(xiǎn),并在問(wèn)題確實(shí)發(fā)生時(shí)減少損害。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)

識(shí)別熱點(diǎn)的第一步是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中確定這些領(lǐng)域。鋰離子電池--在輸送電力和充電時(shí)產(chǎn)生熱量--是最常見(jiàn)的。其他典型的電子領(lǐng)域的熱點(diǎn)包括諸如微控制器等具有高或復(fù)雜工作負(fù)載的部件。

一旦制造商知道哪些部件最有可能經(jīng)歷高溫,他們就應(yīng)該圍繞冷卻這些區(qū)域設(shè)計(jì)設(shè)備。哪些冷卻方法最有效取決于所涉產(chǎn)品,因此必須考慮設(shè)備的形態(tài)因素、耗電量和最終使用環(huán)境。

更大的系統(tǒng)可以容納冷卻硬件,如風(fēng)扇、散熱器、液體冷卻管或?qū)α骼鋮s片。然而,小型的iot設(shè)備可能需要更多的空間來(lái)生產(chǎn)這些額外的組件,所以制造商必須考慮其他方法。

因?yàn)榇怪卑惭b的電源?把更多的熱量轉(zhuǎn)移到其他部件上 ,選擇水平設(shè)計(jì)會(huì)有所幫助。使用電力需求較低的零件也會(huì)有所幫助,因?yàn)檫@些替代品在操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較少的熱量。在沒(méi)有較大的金屬散熱器的情況下,導(dǎo)熱凝膠、墊片和薄膜可以幫助散熱。

工業(yè)級(jí)、較大型電子產(chǎn)品與其它散熱方法相比效果較好。風(fēng)扇可能不適用于更惡劣的環(huán)境,因?yàn)橐苿?dòng)的零件很容易破碎,但金屬熱沉器和液體冷卻提供了一個(gè)更有力的解決方案。在更大的水平面積上擴(kuò)展部件也將改善導(dǎo)電冷卻和防止傳熱。

質(zhì)量控制

生產(chǎn)失誤也會(huì)引起熱點(diǎn),因此制造商應(yīng)該在質(zhì)量控制中尋找它們。最有效的方法之一是在熱成像系統(tǒng)控制的環(huán)境中運(yùn)行電子設(shè)備。這些測(cè)試的結(jié)果可以揭示問(wèn)題通常在哪里發(fā)生,并為任何必要的設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過(guò)程的改變提供信息。

如果幾個(gè)測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)是螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致熱點(diǎn)移動(dòng)增加，制造商可以重新訪問(wèn)修復(fù)這些部件的線路部分。他們可能需要重新校準(zhǔn)機(jī)器，以不同的方式培訓(xùn)員工，或者采取其他措施來(lái)防止未來(lái)出現(xiàn)的這些錯(cuò)誤。

使用人工智能(AI)自動(dòng)進(jìn)行這些質(zhì)量檢查通常是最好的前進(jìn)方法。這些技術(shù)從方程中消除了人為誤差，并可以比人類員工更快地分析熱圖像。人工智能也比人們更能注意到大數(shù)據(jù)集的趨勢(shì)，因此隨著制造商創(chuàng)造更多的產(chǎn)品，這些模型將為如何改進(jìn)它們提供更多的見(jiàn)解。

實(shí)施

即使是精心設(shè)計(jì)的產(chǎn)品也能經(jīng)歷高溫,因?yàn)榻K端用戶可以在各種情況下使用它們。因此,必須在整個(gè)實(shí)施過(guò)程中繼續(xù)監(jiān)測(cè)電路熱點(diǎn),以幫助及時(shí)調(diào)整和防止熱失控。

設(shè)備溫度監(jiān)控技術(shù)可以持續(xù)收集和分析溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)部件的熱量接近不可接受的水平時(shí),這些系統(tǒng)可以在整個(gè)設(shè)備中發(fā)出改變的信號(hào)來(lái)補(bǔ)償它。

在有適當(dāng)硬件和電源的大型系統(tǒng)中,這看起來(lái)像是在提高風(fēng)扇速度。較小的設(shè)備可以使用基于軟件的修復(fù)方法,如分配工作負(fù)載或切斷電路的部分以防止失控。

向最終用戶提供正確使用的指導(dǎo),將有助于防止用戶錯(cuò)誤造成熱問(wèn)題。收費(fèi)過(guò)高是失去用戶的最常見(jiàn)原因 因此,在實(shí)際使用中,告知用戶適當(dāng)?shù)某潆姇r(shí)間是至關(guān)重要的。指示充分充電的燈或鳴聲可以幫助提醒終端用戶將設(shè)備拔下。其他的信息--比如在哪里放置電器以及為什么要讓它們遠(yuǎn)離其他高溫機(jī)器--也會(huì)有所幫助。

找到熱點(diǎn)是解決熱失控的關(guān)鍵

在某些情況下,熱失控威脅到設(shè)備的壽命和用戶安全。電子制造商必須解決這個(gè)問(wèn)題,以避免這些結(jié)果--首先是識(shí)別設(shè)備中的熱點(diǎn)。

當(dāng)公司了解產(chǎn)品中的高熱度時(shí),他們可以采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減輕熱度。在整個(gè)質(zhì)量控制和實(shí)施過(guò)程中的反復(fù)監(jiān)測(cè)將為電子產(chǎn)品按計(jì)劃運(yùn)行提供更大的保證。制造商和最終用戶可以放心,他們的設(shè)備是安全的。