Mesurer l'impédance thermique d'un radiateur (1)

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Modèle thermique
Modélisons le comportement thermique d'un composant sur un radiateur par un schéma électrique où le courant est remplacé par la puissance thermique (P), la tension par la température (T) et l'impédance électrique par l'impédance thermique (Zth).

Pour calculer Tj, la température de jonction (température de la jonction PN du silicium), décomposons l'impédance thermique en 3 éléments:
Zthjc: entre la jonction  et le boitier du composant
 Zthch: entre le boitier et le radiateur (graisse thermique)
 Zthha: entre le radiateur et l'air ambiant

Zthjc et Zthch sont données par le fabriquant de composants. On veut mesurer Zthha. L'incertitude sur Zthjc et Zthch ne modifie pas la précision de la mesure. 


Refroidissement
L'impédance thermique du radiateur est un modèle mathématique qui sert à calculer la température de jonction Tj. Elle est définie dans certaines conditions en dehors desquelles le modèle n'est plus valable. Une de ces conditions est le type de refroidissement:
Ventilation naturelle: les ailettes du radiateur sont placées verticalement.
Ventilation forcée: la vitesse de l'air dans les ailettes est imposée par le ventilateur.
Souffler dans le sens des ailettes: facilite la canalisation des flux d'air dans une armoire
Souffler perpendiculairement au sens des ailettes: turbulence plus importante et meilleur échange thermique. Utilisé dans les ordinateurs.
Refroidissement par eau: le débit de l'eau influence aussi l'impédance thermique. Dans ce cas le radiateur est une plaque parcourue par des canalisations.
Les mesures thermiques doivent être accompagnées d'une description précise des conditions de refroidissement:
Type de ventilateur ou vitesse du flux d'air
Mode de ventilation: transversal ou longitudinal
Débit d'eau dans le cas d'une plaque à eau

Ventilation forcée, flux d'air longitudinal


Ventilation forcée, flux d'air transversal

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