SBC بجلی کی فراہمی کا تھرمل ڈیزائن

سنگل بورڈ کمپیوٹر (SBC) کنٹرول کے بہت سے مسائل کا ایک آسان مربوط حل پیش کرتا ہے۔ اس آئیڈیا کی مقبولیت نے مارکیٹ میں ایس بی سی پروڈکٹس کی تعداد میں اضافہ کیا ہے، جو نسبتاً سادہ مائیکرو کنٹرولر پر مبنی حل سے لے کر پیچیدہ لیکن کمپیکٹ ہائی پرفارمنس پروسیسرز اور فیلڈ پروگرام کے قابل ہائبرڈ گیٹ تک کارکردگی اور لاگت کی ضروریات کی ایک وسیع رینج کا احاطہ کرتے ہیں۔ صفوں عام طور پر، ایک چھوٹی سی جگہ میں کمپیوٹنگ کی کارکردگی کی ایک بڑی مقدار کو پیک کرنے کی ضرورت شیل اور پیکج کے ڈیزائن میں چیلنجز کا باعث بنتی ہے، اور پاور سپلائی کے سب سسٹم پر ایک سلسلہ اثر رکھتا ہے۔

حرارت کا براہ راست اثر الیکٹرانک سسٹمز کی کارکردگی پر پڑتا ہے۔ الیکٹرانک سرکٹس، خاص طور پر جو پاور کنورژن اور ٹرانسمیشن کے لیے استعمال ہوتے ہیں، عام طور پر کم درجہ حرارت پر زیادہ موثر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں، اور اس کے نتیجے میں فضلہ حرارت کی صورت میں کم توانائی کو ضائع کرنے کا رجحان ہوتا ہے۔ جیسے جیسے پورے سسٹم کی پاور آؤٹ پٹ بڑھتی ہے، موثر ٹھنڈک سے حاصل ہونے والی کارکردگی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

کولر آپریشن بھی وشوسنییتا پر ایک سلسلہ ردعمل ہو گا. اگر نظام کو کم درجہ حرارت پر چلایا جائے تو مقررہ وقت میں ان کے ناکام ہونے کا امکان کم ہو جائے گا۔ یہ عوامل پاور سپلائی کے ڈیزائن کے اختیارات کو دیکھتے وقت تمام امکانات پر غور کرنا ضروری بناتے ہیں، جیسے کولنگ اور لوڈ بمقابلہ کارکردگی کے منحنی خطوط۔ الیکٹرانک یونٹس جیسے بجلی کی فراہمی کے لئے حرارت کی کھپت کے تین اہم طریقے ہیں: تابکاری، کنویکشن اور ترسیل۔ زیادہ تر ماحول میں استعمال ہونے والے الیکٹرانک سسٹمز کے لیے، کنویکشن اور ترسیل سب سے اہم ہیں۔

کنویکشن کے ذریعے، جب نظام کے ٹھوس اجزاء سے ہوا کے مالیکیولز میں توانائی منتقل ہوتی ہے، تو حرارت بجلی کی فراہمی سے منتقل ہو جاتی ہے۔ گرمی کے نقصان کی شرح نظام کے ذریعے بہنے والی ہوا کی رفتار کے متناسب ہے۔ لہٰذا، زبردستی ہوا کی ٹھنڈک ہوا کے مالیکیولز میں توانائی کی منتقلی تھرمل اسمبلی سے پیدا ہونے والی قدرتی حرکت سے زیادہ ٹھنڈک فراہم کرے گی۔

پی سی بی سبسٹریٹ یا سسٹم چیسس کے ذریعے ترسیل بجلی کی فراہمی سے گرمی کو ختم کرنے کا ایک اور طریقہ فراہم کرتی ہے، حالانکہ روایتی طور پر اسے کنویکشن سے کم اہم سمجھا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایس بی سی پر مبنی نظام میں، یہ بھی ضروری ہے کہ بجلی کی فراہمی کی حرارت کو پروسیسر کمپلیکس میں منتقل نہ کیا جا سکے، کیونکہ اس سے یہ امکان بڑھ جائے گا کہ ڈیوائس زیادہ بوجھ کے حالات میں خود کو بچانے کے لیے تھرمل شٹ ڈاؤن میں داخل ہو جائے۔

عام طور پر، پی سی بی میں زیادہ تانبے کا مواد اور ہاؤسنگ میں موجود دھات ترسیل کے ذریعے بجلی کی فراہمی سے گرمی کے بہاؤ کے لیے ایک اچھا راستہ فراہم کرتے ہیں۔ انکلوژر کے باہر نصب ریڈی ایٹرز سسٹم سے حرارت کو ان جگہوں پر منتقل کرنے میں مدد کریں گے جہاں یہ کنویکشن سے ضائع ہو سکتی ہے۔ یہ سفارش کی جاتی ہے کہ آلات کے درمیان کسی بھی خلا کو حرارتی طور پر کنڈکٹیو چپکنے والی سے ٹھنڈا کیا جائے اور آلات سے ریڈی ایٹر تک حرارت کی منتقلی کو زیادہ سے زیادہ کریں۔ بولٹ یا کلیمپ رابطے کے دباؤ کو بڑھاتے ہیں، جو ہیٹ سنک میں حرارت کی منتقلی کو بھی بہتر بناتا ہے۔

نظام میں بجلی کی فراہمی کی سمت کولنگ کی کارکردگی کو بھی متاثر کرے گی، یہ اندرونی اجزاء کی ترتیب پر منحصر ہے۔ جیسے جیسے گرم ہوا بڑھتی ہے، ایس بی سی کے تحت نصب بجلی کی فراہمی پروسیسر کمپلیکس کے اجزاء میں حرارت کو منتقل کرتی ہے۔ اگر بورڈ عمودی طور پر نصب ہے اور PSU سائیڈ پر ہے تو گرم ہوا کا اثر کم ہوگا۔ تاہم، گرمی کے حساس اجزاء کو یونٹ کے نچلے حصے میں بہتر طور پر رکھا جا سکتا ہے۔

جب ہیٹ سنک کو اندرونی طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو سب سے بڑے ہیٹ سنک کے پنکھ ہوا کے بہاؤ کی سمت کے متوازی ہوں گے۔ قدرتی طور پر، ہوا کا بہاؤ رکاوٹوں سے محدود ہو گا، جس پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ جس طرح سے ہوا نظام سے نکلتی ہے اس سے ہوا کے بہاؤ کی کارکردگی کا تعین کرنے میں مدد ملے گی۔ دباؤ کو جمع ہونے سے روکنے اور پنکھے کی کارکردگی کو کم کرنے کے لیے، ایئر آؤٹ لیٹ کا کراس سیکشنل ایریا ان لیٹ کے کراس سیکشنل ایریا سے کم از کم 50 فیصد بڑا ہونا چاہیے۔

ان عوامل پر غور کرتے ہوئے، پورے نظام کے ارد گرد ڈیزائن کیے گئے تھرمل پیرامیٹرز پر غور کرتے ہوئے، ڈیزائنرز نہ صرف اعلیٰ کارکردگی والے SBC کی دستیابی کا بھرپور استعمال کر سکتے ہیں، بلکہ آف دی شیلف پاور کنورٹرز کا بھی بھرپور استعمال کر سکتے ہیں۔