Aperçu du chauffage et du refroidissement de l'électronique

Pourquoi faut-il chauffer les appareils électroniques ?

Les appareils électroniques doivent rester à la bonne température pour fonctionner correctement. La plupart du temps, cela exige de dissiper et de réduire la température pour que les appareils ne surchauffent pas. Mais dans les environnements froids, il faut parfois chauffer les composants électroniques pour qu'ils fonctionnent correctement, sans défaillance.

Pensez aux différents types de machines utilisées quotidiennement à l'extérieur, comme les feux piétons, les feux de circulation, les distributeurs de billets et les caméras de surveillance. Les fabricants créent ces machines pour qu'elles fonctionnent de manière optimale à certaines températures. Quand la température est trop faible, elles ne fonctionnent pas correctement. Il est donc important de trouver des moyens de chauffer les circuits internes de ces appareils électroniques pour assurer leur bon fonctionnement. Bien entendu, la température ne doit jamais être trop élevée ; il y a donc plusieurs moyens pour abaisser la température des composants électroniques.

 

Pourquoi faut-il refroidir les appareils électroniques ?

Les appareils électroniques de tous types dégagent de la chaleur et il faut supprimer cette chaleur pour éviter une défaillance prématurée des composants et de l'appareil. Les fabricants de ces appareils fournissent des classements indiquant les températures auxquelles les appareils fonctionnent de manière optimale. Ces caractéristiques indiquent une température maximale et minimale ; l'appareil doit donc rester dans cette plage pour donner les meilleures performances.

Une chaleur superflue fait monter la température interne du boîtier, qui dépasse alors les caractéristiques indiquées par le fabricant. La chaleur peut provenir de sources internes ou externes. La chaleur dégagée par les composants électroniques de l'appareil est la source interne. Il peut s'agir de chaleur dégagée par les batteries, les alimentations secteur, les transformateurs, les routeurs, les commutateurs, les entraînements CA et les onduleurs, etc. Les sources de chaleur externe peuvent aussi entraîner la défaillance d'un appareil électronique. Les appareils utilisés dans les fonderies, les salles des machines, au soleil et dans les climats chauds peuvent surchauffer et cesser de fonctionner.

 

Quels sont les types d'appareils de chauffage et de refroidissement pour l'électronique ?

Pour maintenir les composants électroniques à la bonne température, les appareils utilisent différents éléments qui maintiennent la température dans la bonne fourchette pour obtenir des performances de qualité. Voici les éléments les plus souvent utilisés pour maintenir une température correcte.

 

Que sont les pompes à chaleur air-air ?

Les pompes à chaleur air-air, ou pompes à chaleur par convection, sont un type de pompe à chaleur à source d'air. Elles prennent l'air extérieur comme source de chaleur tout en utilisant l'air intérieur dans le dissipateur de chaleur. Certains de ces systèmes sont réversibles - vous pouvez les utiliser pour le chauffage et le refroidissement. C'est généralement le cas pour les systèmes plus grands, comme ceux utilisés dans les logements et les bureaux. Il s'agit en général d'un moyen efficace et économique de chauffer et de refroidir, et c'est le type de pompe à chaleur électrique le plus courant.

Dans les appareils électroniques plus petits, les pompes à chaleur air-air aspirent la chaleur d'un côté de l'appareil thermoélectrique et la rejettent de l'autre côté de l'appareil électronique pour la dissiper.

 

Que sont les pompes à chaleur direct-air ?

Les pompes à chaleur direct-air sont un type d'ensemble de refroidissement qui refroidit l'appareil par conduction. La pompe à chaleur est montée sur l'appareil électronique lui-même. Cette pompe prend alors l'air extérieur plus frais et le pompe dans l'appareil. L'air extérieur plus frais refroidit alors la température interne de l'appareil électronique.

 

Que sont les unités de refroidissement de boîtier ?

Les unités de refroidissement de boîtier sont utiles pour extraire la chaleur des boîtiers électroniques. On utilise actuellement plusieurs méthodes de refroidissement de boîtier. Le refroidissement par convection naturelle signifie que la température extérieure est plus basse que celle dans le boîtier. Dans ce cas, la chaleur se dissipe par la surface du boîtier et par les grilles et filtres qu'il contient.

Certains climatiseurs utilisent la convection forcée. Les appareils à air forcé sont généralement des filtres ventilateurs et des ventilateurs de refroidissement de boîtier qui peuvent introduire l'air frais extérieur qui contribue à refroidir la température à l'intérieur du boîtier. Le refroidissement par boucle fermée garde l'air ambiant et l'air intérieur du boîtier séparés, ce qui peut être utile dans les environnements extérieurs agressifs. Parmi les utilisations courantes des refroidisseurs de boîtier actuellement, citons les machines-outils, la robotique, les télécommunications, les commandes d'ascenseurs et l'industrie des transports.

 

Que sont les chauffages de boîtier ?

Les chauffages de boîtier contribuent à maintenir la température interne de l'électronique sensible à un niveau suffisant pour son bon fonctionnement quelle que soit la température extérieure. Ils sont très utiles pour les appareils électroniques devant rester à l'extérieur et quand l'environnement extérieur peut atteindre des températures très basses. Parmi les utilisations les plus courantes des chauffages de boîtier aujourd'hui, citons les distributeurs de billets, les tableaux de commandes, les appareillages et les boîtiers de commande des feux de circulation.

Quand on choisit un chauffage de boîtier, il faut déterminer la température la plus basse à laquelle le boîtier devra fonctionner puis déterminer la température idéale à laquelle l'appareil doit fonctionner. Il existe différents types de chauffage de boîtier pour différents usages.

 

Quels éléments chauffants sont utilisés dans les chauffages de boîtier ?

Les chauffages de boîtier contiennent généralement plusieurs éléments. En général, ils comportent des plaques de fixation qui sont montées dans le chauffage, alors que certains ont des thermostats auto-réglés pour garantir un bon fonctionnement en permanence. Différents types d'éléments chauffants sont aussi disponibles, dont des chauffages céramiques, des chauffages en caoutchouc au silicium, des chauffages tubulaires et des chauffages à ailettes.

 

Que sont les thermo-hygrostats de boîtier ?

Le thermo-hygrostat de boîtier fonctionne de manière très similaire à un thermostat. La véritable différence est que l'hygrostat réagit à l'humidité dans l'appareil plutôt qu'à la température. Ces dispositifs sont très utilisés dans de nombreux appareils, y compris les fours à micro-ondes, les humidificateurs et déshumidificateurs, et sont courants dans les réfrigérateurs et partout où l'on doit contrôler le climat, comme dans un entrepôt climatisé.

 

Que sont les thermostats de boîtier ?

Les thermostats de boîtier sont des appareils à l'intérieur des boîtiers utilisés pour mesurer la température interne de l'appareil. Ces dispositifs contribuent à réguler les ventilateurs et les échangeurs de chaleur. Certains ont des signaux de commutation qui déclenchent l'échange de chaleur quand la température interne du boîtier est trop élevée, en introduisant de l'air frais dans le boîtier ou en pompant de l'air chaud vers l'extérieur.

 

Que sont les dissipateurs de chaleur ?

Les dissipateurs de chaleur sont extrêmement répandus dans l'électronique aujourd'hui ; ils font partie de la plupart des unités centrales de traitement. Les ordinateurs ne pourraient pas fonctionner à leur vitesse actuelle sans dissipateurs de chaleur pour dissiper l'accumulation de chaleur à l'intérieur. Les dissipateurs de chaleur sont des structures métalliques qui dissipent l'accumulation de chaleur dans les appareils électroniques. Ils sont très répandus dans les ordinateurs mais sont aussi utilisés dans les téléphones mobiles, les réfrigérateurs et différents autres appareils électroniques.

Un dissipateur thermique contient un conducteur thermique ; c'est lui qui évacue la chaleur de l'unité de traitement de l'ordinateur vers une série d'ailettes qui contribuent à dissiper et refroidir cet air chaud afin d'éliminer le risque de surchauffe. Ce système refroidit le processeur et le dissipateur de chaleur pour qu'il puisse fonctionner en continu. Il comporte un ventilateur qui facilite le déplacement de l'air. Il existe aujourd'hui de nombreuses formes et dimensions de dissipateurs de chaleur, pour différentes applications, comme mentionné plus haut.

 

Quels types d'accessoires de montage existent pour les dissipateurs de chaleur ?

Comme il existe de nombreux types de dissipateurs de chaleur, il existe aussi différents types d'accessoires de montage pour les fixer sur différents appareils, ordinateurs et autres dispositifs électroniques. Les clips et clips à ressort permettent de fixer le dissipateur sur différents types de boîtiers et ensembles d'un simple clic. Parmi les autres types d'accessoires de montage, citons le ruban adhésif et le ruban adhésif double face. Certains kits de montage complet contiennent les différents types de matériel nécessaire, comme les vis, écrous, rondelles et languettes à souder.

 

Que sont les échangeurs thermiques liquides ?

Un échangeur thermique liquide fonctionne en transférant l'énergie thermique, ou chaleur, d'un liquide à un autre. Ces échangeurs peuvent transférer la chaleur par contact direct ou indirect. Pour le contact indirect, l'échangeur comporte un séparateur. Ce type d'échange thermique est très courant dans la réfrigération et dans les radiateurs. Ces systèmes comportent des pompes pour déplacer le liquide d'une zone à l'autre, et des tubes, un échangeur-radiateur et des refroidissants Les échangeurs thermiques liquides existent en différentes dimensions, dont des systèmes miniatures utilisés avec les petits appareils électroniques.

 

Que sont les modules Peltier ?

Les modules Peltier sont généralement utilisés pour le refroidissement. Mais en inversant le flux du courant électrique, on peut les utiliser pour le chauffage. Ils fonctionnent en utilisant l'effet Peltier. Cet effet, qui porte le nom de Jean C. A. Peltier, est une différence de température obtenue en appliquant une tension électrique à deux électrodes reliées à un semi-conducteur. Dans les petits appareils électroniques, ces modules peuvent être utiles pour transférer la chaleur d'une zone à l'autre. On utilise souvent cette méthode pour le refroidissement thermoélectrique des ordinateurs et autres types de petits appareils électroniques.

Parmi les domaines où ils sont souvent utilisés aujourd'hui, citons les lasers à fibre optique, les ICS à micro-ondes et les puces des détecteurs infrarouges.

 

Que sont les contrôleurs de modules Peltier ?

Les contrôleurs de modules Peltier sont utiles dans les ensembles thermoélectriques réversibles de chauffage et refroidissement exigeant une grande précision pour maintenir la bonne température. Ces contrôleurs peuvent généralement fournir une sortie programmable pour les ventilateurs, et une sortie d'alarme si les températures fluctuent trop.

 

En quoi consiste le refroidissement des bâtis ?

Les systèmes de refroidissement des bâtis sont généralement utilisés dans les serveurs et les centres de données. Ils peuvent remplacer les autres méthodes de refroidissement des températures des systèmes informatiques ou bien on peut les utiliser en complément d'autres méthodes de refroidissement. En général, ils sont très efficaces, surtout quand on les compare aux dispositifs et techniques utilisés pour refroidir une pièce entière au lieu d'une partie de la pièce seulement : le serveur et les ordinateurs.

Cet appareil contient généralement un système de boîtier pour un ou deux bâtis. Ils contiennent des échangeurs de chaleur qui refroidissent l'air recirculé avant de le ramener au serveur ou à l'appareil. Ils contiennent aussi des ventilateurs ou soufflantes. Ces éléments fournissent le débit d'air nécessaire dans l'échangeur de chaleur.

 

Que sont les tampons conducteurs thermiques ?

Un tampon conducteur thermique est un carré ou rectangle en silicone ou cire de paraffine placé sous un dissipateur de chaleur. Il contribue à évacuer la chaleur de l'appareil ou du composant devant être refroidi, comme l'unité centrale d'un ordinateur. De nombreux processeurs actuels, comme ceux d'Intel et AMD, sont dotés de tampons thermiques déjà fixés au fond des dissipateurs de chaleur.

 

Que sont les tampons d’écart thermiques ?

Les tampons d’écart thermiques sont similaires aux tampons conducteurs. Ils sont solides à température ambiante mais quand la chaleur augmente ils se ramollissent et peuvent combler les espaces libres. Il arrive souvent que les appareils ne soient pas exactement de niveau avec le dissipateur thermique, et quand le tampon se ramollit il peut s'étendre et remplir cet espace. Les tampons conducteurs et les tampons d’écart thermiques sont utiles pour évacuer la chaleur. Mais ils ne sont pas aussi efficaces que la graisse thermique.

 

Qu'est-ce que la graisse thermique ?

La graisse thermique porte de nombreux noms. Certains l'appellent gel thermique ou pâte thermique, alors que d'autres l'appellent pâte dissipatrice de chaleur ou matériau d'interface thermique. Quel que soit le nom qu'on lui donne, cette graisse joue le même rôle. Elle améliore la conductivité de l'interface comme les tapis susmentionnés. La graisse remplit les différents espaces à la surface des composants pour conduire la chaleur et la dissiper plus efficacement.

L'un des avantages de l'utilisation de la graisse thermique est le fait que la conductivité est bien supérieure à celle de l'air des espaces libres. La graisse est aussi plus efficace que les tapis thermiques. Il existe différents types de graisse thermique, notamment au silicium et au graphite.