通过热点检测防止产品的热失控

随着技术的进步,电子产品变得越来越强大和紧凑.这种上升的性能与规模比率是最终用户的便利和成本的好消息,但它也会带来一些可靠性问题。热失控是当今最突出的问题之一。

产品设计、生产失误和实施方法差都可能导致电子元件故障。实际上,其中一些失败在某种程度上是不可避免的,但基本的补救和替换往往可以缓解这些罕见的、较小的问题。在热失控中,这种故障从一个部件蔓延到另一个部件,并导致全系统的问题,因此,尽可能地防止它是至关重要的。

什么是热失控?

热失控是一个现象,在一个组件的过热导致指数上升的温度整个设备。它会导致锂离子电池过热,导致 100多起火灾 就在2021年。虽然今天的锂离子电池比以前的电池更少起火,但热失控仍然很普遍。

当电池或微处理器等部件发出的热量超过周围环境所能消散的热量时,就会发生泄漏。因此,周围地区的温度也会上升。这种增加的热量加速了装置内部的化学反应速率,从而进一步推高了温度,造成了破坏性的过热循环。

随着诸如物联网设备等电子设备变得越来越紧凑,内部温度可能会更快地上升。由于部件更接近,过多的热量可以更容易地增加另一个反应速率,导致热失控。

这种指数式的温度上升最终会导致元件故障,经常破坏整个设备。如果这一过程发生得足够快,它会导致更戏剧性的副作用,如火灾或爆炸。与专家预测的 到2030年几乎翻一番 解决这一问题变得越来越重要。

识别热点,防止热失控

热失控是一个严重但可预防的问题。解决和预防这一问题的最好方法之一是通过识别热点--电路中更有可能经历高温的区域。在整个产品生命周期中关注这些领域可以减少风险,并在问题确实发生时减少损害。

产品设计

识别热点的第一步是在产品设计中确定这些领域。锂离子电池--在输送电力和充电时产生热量--是最常见的。其他典型的电子领域的热点包括诸如微控制器等具有高或复杂工作负载的部件。

一旦制造商知道哪些部件最有可能经历高温,他们就应该围绕冷却这些区域设计设备。哪些冷却方法最有效取决于所涉产品,因此必须考虑设备的形态因素、耗电量和最终使用环境。

更大的系统可以容纳冷却硬件,如风扇、散热器、液体冷却管或对流冷却片。然而,小型的iot设备可能需要更多的空间来生产这些额外的组件,所以制造商必须考虑其他方法。

因为垂直安装的电源 把更多的热量转移到其他部件上 ,选择水平设计会有所帮助。使用电力需求较低的零件也会有所帮助,因为这些替代品在操作时会产生较少的热量。在没有较大的金属散热器的情况下,导热凝胶、垫片和薄膜可以帮助散热。

工业级、较大型电子产品与其它散热方法相比效果较好。风扇可能不适用于更恶劣的环境,因为移动的零件很容易破碎,但金属热沉器和液体冷却提供了一个更有力的解决方案。在更大的水平面积上扩展部件也将改善导电冷却和防止传热。

质量控制

生产失误也会引起热点,因此制造商应该在质量控制中寻找它们。最有效的方法之一是在热成像系统控制的环境中运行电子设备。这些测试的结果可以揭示问题通常在哪里发生,并为任何必要的设计或生产过程的改变提供信息。

如果几个测试设备的特点是螺栓松动，导致热点移动增加，制造商可以重新访问修复这些部件的线路部分。他们可能需要重新校准机器，以不同的方式培训员工，或者采取其他措施来防止未来出现的这些错误。

使用人工智能(AI)自动进行这些质量检查通常是最好的前进方法。这些技术从方程中消除了人为误差，并可以比人类员工更快地分析热图像。人工智能也比人们更能注意到大数据集的趋势，因此随着制造商创造更多的产品，这些模型将为如何改进它们提供更多的见解。

实施

即使是精心设计的产品也能经历高温,因为终端用户可以在各种情况下使用它们。因此,必须在整个实施过程中继续监测电路热点,以帮助及时调整和防止热失控。

设备温度监控技术可以持续收集和分析温度数据。当部件的热量接近不可接受的水平时,这些系统可以在整个设备中发出改变的信号来补偿它。

在有适当硬件和电源的大型系统中,这看起来像是在提高风扇速度。较小的设备可以使用基于软件的修复方法,如分配工作负载或切断电路的部分以防止失控。

向最终用户提供正确使用的指导,将有助于防止用户错误造成热问题。收费过高是失去用户的最常见原因 因此,在实际使用中,告知用户适当的充电时间是至关重要的。指示充分充电的灯或鸣声可以帮助提醒终端用户将设备拔下。其他的信息--比如在哪里放置电器以及为什么要让它们远离其他高温机器--也会有所帮助。

找到热点是解决热失控的关键

在某些情况下,热失控威胁到设备的寿命和用户安全。电子制造商必须解决这个问题,以避免这些结果--首先是识别设备中的热点。

当公司了解产品中的高热度时,他们可以采取适当的措施来减轻热度。在整个质量控制和实施过程中的反复监测将为电子产品按计划运行提供更大的保证。制造商和最终用户可以放心,他们的设备是安全的。