Refroidissement thermoélectrique des capteurs de cameras

Le Refroidissement des capteurs de cameras permet de limiter le bruit thermique d’une image, cela permet aussi de stabiliser les optiques (dilatation et rétractation) pour des prises de vues de bien meilleure qualité.

Pour que cela fonctionne, il faut impérativement utiliser un interface thermique à changement de phase pour avoir le meilleur contact entre l’élément peltier et le dissipateur. la graisse thermique a une faible durée de vie à cause des phénomène de pompage. la thixotropie d’un bon Phase change material peut aider à garder les caractéristiques de bruits thermiques similaire sur la durée de vie de la caméra.




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La préparation de surface du peltier est nécessaire : (lapping process), attention aux moisissures et condensations du Peltier qui pourrait détruire votre capteur CCD…

Toutes ces étapes sont nécessaires dans le prototypage d’une caméra industrielle pour éviter le bruit électronique et les halo dans les coins…

http://management-thermique.fr/45-module-de-refroidissement-peltier
La solution la plus fiable est d’éloigner le pompage de chaleur avec un caloduc, ainsi on déplace les calories et on les traites hors de la zone de prise de vue.

 

hors application militaire ( Pods de désignation, gimball etc.. ) on recherche souvent à baisser de 20°C à 30°C la température. un Peltier peut y parvenir sans peine si on gère correctement le DeltaT.

L’étanchéité du Peltier fera l’objet d’un autre article avec quelques photos de notre laboratoire.

 

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Thermal Pads vs. Thermal Grease

Derrière ce titre anglais, quelques considérations à prendre en compte avant d’avoir les avantages commerciaux des uns et des autres.

La conductivité thermique du matériau

La conductivité électrique du matériau

L’étalement, la viscosité ou la dureté du matériau

La stabilité et la tenue dans le temps

La fiabilité en cycle chaud/froid du matériau (pump-out effect)

La facilité d’emploi

La répétabilité pour l’opérateur qui devra en poser 180 à l’heure avec zéro défaut.

Si votre commercial préféré sait répondre aux 7 questions, vous pouvez regarder le prix. Attention ce n’est pas forcément la plus chère ou la plus génératrice de marge pour le vendeur qui sera la meilleure solution pour votre carte électronique…




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Attentions aux études faites par les fabricants. les valeurs sont très optimistes et cela se comprend. ils défendent leurs produits et c’est de bonne guerre. L’acheteur et l’ingénieur prescripteur doivent avoir une réelle connaissance factuelle des interfaces thermiques pour mener à bien la solution de refroidissement de électronique.

Ici vous trouverez un grand choix d’interface thermique, découpés à votre demande, a prix usine sans force commerciale et donc à marge réduite.

un peu de lecture ? les processeurs AMD ont fait une 2004-ADM-Thermal Pads vs. Thermal Grease

 

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Comment choisir un dissipateur radiateur electronique

Quels sont les questions à se poser ?

Prix, technicité, performance, délai…

L’article va être mis à jour régulièrement

http://management-thermique.fr/21-refroidissement-conduction-air


Des outils de calculs pour calculer un dissipateur ou un radiateur ? bien joli, mais avant de cliquer, commencer à collecter les informations suivantes dans les datasheets des leds ou des composants :

Tj max :  c’est la Température de jonction du composant max. admissible (°C)

Souvent on est entre 100 et 150 °C suivant le composant.

Rth j-c : résistance thermique jonction – boîtier du composant (en °C/W) donnée par le fabricant θJC (Theta-JC)

La valeur ci dessus (la Tj max) se passe au niveau du silicium DANS la puce. cette puce ou cette LED est isolée par le substrat ou par le boitier plastique noir qui l’encapsule….Attention aux mauvaises surprises…les valeurs en °C sont parfois très hautes…

PDiss : Puissance dissipée par le composant (Watts)

Dans le doute : vous prenez le voltage du composant et multipliez par les ampères consommés. (P=Uxi) on se doute que le composant a un certains rendement mais souvent 75% part en chaleur !  donc qui peut le plus peut le moins, surtout en management thermique !

Rth TIM : Résistance thermique pate interface thermique-dissipateur Rcs (°C/W)

regardez la fiche technique de votre fournisseur d’interface thermique. il n’y a pas la Rth en °C/W ? jetez l’interface et changez de fournisseur.

Ta : Température ambiante maximale (°C)

La lampe LED est dans un musée de tapisserie à 18°C ? un plafond de magasin à +30°C ? derrière un tableau de bord en plein soleil à +70°C ? un calcul militaire à +50°C ? mon calculateur va etre en plein soleil au Moyen Orient posé sur le sable à  +80°C ?

Il vous manque une de ces 5 valeurs?  le projet est mal lancé…recherchez mieux !

J’ai mes 5 valeurs ! on cherche quoi ?

on cherche à choisir un bout d’aluminium ou de cuivre qui va faire radiateur et dissipateur. et TOUS les radiateurs ont dans leur catalogue une valeur Rth dissipateur thermique vers air ambiant  en °C/W.  le calcul nous donnera la valeur maxi. et on choisira un dissipateur qui sera inférieur ou égal à cette valeur . exemple : Rth maxi : 6°C/W.

je peux acheter un dissipateur de 2°C/W, mais il va être lourd et cher par rapport à mon besoin. La Loi d’Ohm thermique nous donne ainsi une valeur réelle. pour les petites puissances, on aboutit à des dissipateurs qui ne sont pas très volumineux, donc n’hésitez pas à prendre des marges de sécurité : le montage n’en sera que plus fiable. (la carte grillée par surchauffe est la PREMIÈRE cause de panne !)

 

 

Rth : résistance thermique du dissipateur thermique vers air ambiant (°C/W)

Rth.j-a : Resistance thermique Jonction/ambiance = Rjonction/boitier + Rboitier/radiateur + Rradiateur/ambiance

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Les technologies avancées de refroidissement electronique du futur

Quand on entend « futuriste », on pense rupture de technologie, horizon 5/10 ans pour l’industrialisation.

il existe des solutions avancées que l’on retrouve en anglais sous le nom : advanced and High-Performance Cooling For Electronics

Les américains sont excellents dans ces technologies. mais avant de rêver devant ces performances : 4 questions

Le produit est il soumis à une licence d’exportation type ITAR : si oui, l’importation va être longue, les papiers nombreux, les retards seront annoncés semestre par semestre… il n’est jamais simple d’utiliser un produit ITAR.

Quel est le cout de l’étude ? certaines études avec des solutions avancées de graphites vont vous couter entre 15 k€ et 500 k€ d’études avant d’avoir un démonstrateur en main. il faut être prêt a étudier des solutions pragmatiques peut être moins évolués, mais qui fonctionne avec des couts de NRE bien moindre 1k€ à 10 k€

Puis-je avoir un démonstrateur rapidement implantable ? l’idée n’est pas de faire un module « ready for flight with the best innovative cooling », mais un prototype « sur table » ou l’on peut quantifier déjà la performance de refroidissement par mesure. on aura tout le temps d’investir des K€ dans des CFD complexe pour affiner en vue du démonstrateur « ready for flight ». L’approche doit etre pragmatique et factuelle avec des W/mK, des degrés, des délais entre 4 & 8 semaines et bien sur une relation « commande-livraison » étape par étape. Les project procurement manager ont cette approche pour éviter d’investir 1 millions d’euro sur 2 ans d’études et voir la startup tomber et rien au bout.

L’approche par famille de composants éprouvés et la plus économique et la plus fiable. http://management-thermique.fr/

 La 4eme question ? votre interlocuteur parle t il en langage commercial ou en MIL-STD, GAM-EG-13,  DIN 1.4404, la crise voit apparaitre des sociétés qui se lancent dans des marchés pointus sans connaitre le moins du monde les exigences à l’offre, une spécification…. imaginer la livraisons et le risque pris par votre société.

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