C’est un sujet tellement vaste qu’il n’est pas vraiment un sujet auquel vous pouvez répondre par un simple, c’est mieux que l’autre.
Seul, le côté soufflage d'un ventilateur produit un "flot" d'air plus concentré, plus rapide et plus turbulent que le côté aspiration où l'air est aspiré presque également de toutes les directions. Vous pouvez tester cela assez facilement avec à peu près n'importe quel fan. Placez votre main devant le côté du coup et vous sentirez le flux d'air et l'effet de refroidissement. Mettez votre main derrière et l'effet est beaucoup plus difficile à détecter.
La turbulence améliore également grandement l'efficacité du transfert de chaleur. La turbulence est en fait votre ami.
Donc, à partir de ces seuls points de vue, le côté soufflé apparaît comme le meilleur côté refroidissement.
Cependant, il ne s'agit pas que du ventilateur.
La géométrie du dissipateur de chaleur choisi affecte également grandement les performances du ventilateur. Un ventilateur rotatif placé au-dessus de votre dissipateur thermique à ailettes linéaire typique sera en réalité plutôt inefficace. En fait, la région située directement sous le centre du ventilateur n’aura pratiquement aucun mouvement d’air. C'est bien sûr dommage, car c'est normalement là que se trouve la chose que vous essayez de refroidir.
De plus, à moins que les ailettes soient assez profondes, le flux d'air est généralement mal réparti. Trop peu profonde et la contre-pression résultante peut réellement "caler" le ventilateur. Dans ces circonstances, l'installation du ventilateur dans le sens "aspiration" peut réellement améliorer la situation, car l'air pénètrera de manière plus linéaire dans les côtés du dissipateur de chaleur pour combler le vide de pression créé par le ventilateur.
On pourrait soutenir que le dissipateur thermique illustré ci-dessus pourrait être plus efficace avec des ailettes plus longues et le ventilateur monté à une extrémité.
De meilleures conceptions utilisent des dissipateurs de chaleur radiaux comme celui ci-dessous. Comme vous pouvez le constater, le style ici est radialement symétrique par rapport au flux d’air sur toute la circonférence du ventilateur et offre par conséquent un transfert de chaleur plus homogène autour du noyau central.
Cependant, même avec ce style, le noyau lui-même est toujours mal ventilé. En tant que tel, il est généralement fabriqué sous forme de noyau solide à haute conductance thermique qui agit comme un caloduc. Même dans ce cas, en regardant l'image ci-dessous, la zone autour du noyau dans la section carrée qui touche la puce est en réalité un vide d'air assez inefficace. Une meilleure conception aurait cette zone remplie de métal dans une structure conique arrondie. Cependant, cela serait bien sûr impossible à extruder.
En fait, les matériaux et les préparations de surface font également une énorme différence dans la conception des dissipateurs de chaleur. Les matériaux hautement thermoconducteurs sont évidemment préférables, mais la surface doit également être suffisamment lisse pour ne pas permettre la formation de poches d’air ou pour attraper les particules de poussière, mais pas aussi lisse que l’air passe trop facilement dessus.
On pourrait bien sûr passer des années à perfectionner cette petite formule, mais en général, on ne veut pas d’un dissipateur de chaleur en chrome poli. L'aluminium sablé ou le cuivre sablé revêtu d'or, si vous pouvez vous le permettre, fonctionnerait beaucoup mieux.
La contamination est un autre problème grave.
La poussière et la saleté vont pénétrer dans votre ventilateur et votre dissipateur de chaleur. Au fil du temps, cela accumule et dégrade gravement les performances de l'appareil. Il est donc prudent de concevoir votre ventilateur et votre dissipateur de chaleur de manière à permettre le rinçage le plus automatique possible.
C’est là que les ventilateurs soufflent généralement. Avec un flux d'air contrôlé et si l'air entrant peut être maintenu propre, il a tendance à expulser la poussière du dissipateur de chaleur. Ce qui m'amène au point suivant.
Air Sourcing et Enlèvement
Vous pouvez dépenser des milliers de dollars pour mettre au point le ventilateur et le dissipateur de chaleur parfaits. Tout cela ne servira à rien si vous ne gérez pas le reste de l'air autour de votre système de refroidissement, en particulier dans une enceinte étanche.
La chaleur doit non seulement être évacuée de votre appareil, mais cet air chaud doit ensuite être évacué des alentours. Si vous ne le faites pas, vous ferez simplement recirculer l'air chaud et une défaillance thermique se produira toujours sur l'appareil que vous essayez de protéger.
En tant que tel, votre armoire doit être ventilée et vous devez également inclure des ventilateurs pour aspirer l'air froid de l'extérieur de l'enceinte. Ces ventilateurs doivent toujours inclure des filtres amovibles en maille et / ou en mousse pour contrôler la quantité de poussière ambiante aspirée dans l'appareil. Les panneaux d'échappement du type gril ouvert sont acceptables, cependant, pour un fonctionnement optimal, une pression positive doit être maintenue à l'intérieur du boîtier, de sorte que le flux d'air soit maintenu dans la direction de sortie afin de limiter à nouveau l'entrée de contamination.
Cas spéciaux
Partout où l'appareil doit être installé dans un environnement extrême, des mesures spéciales doivent être prises. Les environnements très poussiéreux tels que les broyeurs à plancher, etc., ou les environnements à température ambiante élevée nécessiteront soit de l’air canalisé directement sur le châssis, soit une unité scellée et un système de refroidissement à deux étages, éventuellement liquide.
Cas critiques
Si votre système contrôle quelque chose de critique, il est prudent d'inclure la détection thermique et éventuellement le contrôle actif du ventilateur dans votre système de dissipateur de chaleur. Ces systèmes doivent inclure la possibilité de se mettre dans un état sûr et d'avertir l'utilisateur de nettoyer les filtres ou de réduire de toute autre manière la chaleur ambiante autour du système lorsque cela est nécessaire pour éviter les pannes critiques.
Un point de plus
Vous pouvez consacrer un demi-an au développement de la meilleure conception de dissipateur de chaleur au monde avec des ventilateurs coûteux et un système de distribution d’air parfait, tous verrouillés puis épuisés par manque de composants thermiques.
Obtenir la chaleur de l'appareil que vous essayez de protéger dans le dissipateur de chaleur peut souvent être le point le plus faible du système. Les composants qui ne sont pas montés correctement sur le dissipateur thermique avec un matériau de liaison thermique approprié tue plus d'unités que le reste des problèmes combinés.
Votre processus de fabrication et vos procédures doivent être développés pour donner à ces aspects une priorité absolue.
Par exemple, si vous utilisez trois ou quatre transistors de style TO220 montés sur un seul dissipateur de chaleur, il est prudent de les monter mécaniquement sur ce dissipateur et, le cas échéant, sur le dissipateur de chaleur, AVANT de passer à travers le processus de soudure. Cela garantit que la connexion thermique est prioritaire.
Des pâtes, des crèmes, des gels et / ou des coussinets thermiquement électriquement conducteurs doivent toujours être inclus entre l'appareil et le dissipateur de chaleur pour combler les vides d'air causés par la non-planéité, ou des chocs sur la surface de l'appareil ou du dissipateur de chaleur.
Et garde-le propre. Une contamination de la taille ou un grain de sel, voire un cheveu errant, peut provoquer une défaillance thermique.