Geniş bir kasaya, özel CPU soğutucusuna ve birden fazla kasa fanına sahip bir masaüstü bilgisayarın aksine, ince bir ev cihazı, tüm ısı üreten bileşenlerini milimetre cinsinden ölçülen sığ bir hacme sığdırmalıdır. Her bileşen kategorisinin kendi termal imzası vardır:

Doğal konveksiyon (sıcak havanın yükseldiği ve aşağıdan daha soğuk havayı çektiği süreç), etkili olabilmesi için yeterli bir dikey yükseklik farkı ve hava hızı gerektirir. Yalnızca 10-20 mm kalınlığındaki bir cihaz kasasında, anlamlı bir konvektif hava akışı sütununun oluşması için yeterli dikey alan yoktur. Isı, PCB ve muhafaza yüzeylerinde düz, durgun bir tabaka halinde birikir.

Mühendisler bunu telafi etmek için sınırlı bir başarı ile çeşitli pasif alternatifler denediler:

Ev aletlerine yönelik ultra ince soğutma fanları, her biri farklı termal mimarilere uygun iki ana konfigürasyona sahiptir:

Ultra ince eksenel fanlar, havayı dönme eksenlerine paralel olarak hareket ettirir; hava bir taraftan girer ve diğer taraftan çıkar. Büyük miktarda havanın PCB'ler, soğutucular veya kasa zemini boyunca hareket etmesinin gerektiği açık kasa veya hafif kanallı uygulamalar için idealdirler. 5-15 mm'lik profillerde 25 mm'den 120 mm'ye kadar çaplarda sunulan bu ürünler, havanın kasadan serbestçe akabileceği TV'ler, projektörler ve hoparlör sistemlerinde mükemmeldir.

Ultra ince santrifüj üfleyiciler (radyal fanlar) havayı eksenel olarak çeker ve yandan radyal olarak dışarı atar. Biraz daha kalın olmalarına (12-20 mm) rağmen önemli ölçüde daha yüksek statik basınç üretirler; havayı dar kanallardan, HEPA filtrelerinden veya sıkı bir şekilde paketlenmiş bileşen kümelerinden itmek için idealdir. Hava akışı yolu direncinin yüksek olduğu hava temizleyicileri, indüksiyonlu ocaklar ve kapalı elektronik bölmeleri için tercih edilen seçim.

Endüstriyel ekipmanların veya dış mekan kameralarının aksine, ev aletleri yatak odalarında, oturma odalarında ve mutfaklarda bulunur; bunlar, fan sesinin ciddi bir kalite şikayeti olduğu gürültüye duyarlı ortamlardır. İnce bir soğutma fanının akustik mühendisliğinin termal performansı kadar önemli olduğu nokta burasıdır.

Ev aletlerine yönelik ultra ince DC fırçasız fanlar, aşağıdaki gürültü standartlarına göre tasarlanmıştır:

Ev aletlerinde termal yük nadiren sabittir. TV, düşük güçlü bir menü ekranı (%20 yükte SoC) ile zorlu bir 4K HDR oyun oturumu (%95 yükte SoC) arasında geçiş yapar. Bir projektör karanlık sahnelerde daha serin, parlak, tam beyaz karelerde ise daha zor çalışır. Akıllı PWM fan kontrolü, cihazın ana işlemcisinin fan hızını gerçek zamanlı termal talebe göre tam olarak eşleştirmesine olanak tanır; böylece fanın hafif kullanım sırasında neredeyse sessiz kalmasını sağlar ve yalnızca gerçekten ihtiyaç duyulduğunda hızlanır.

Sonuç, kullanıcı deneyiminde önemli bir gelişmedir: fan, tipik görüntüleme sırasında neredeyse her zaman duyulabilir eşiğin altındadır ve termal zirveler sırasında yalnızca kısa süreliğine hızlanır; bu, kullanıcıların birinci sınıf bir ev cihazından beklediği davranıştır. Yerleşik soğutmaya (yerleşik soğutma) yönelik bu akıllı yaklaşım aynı zamanda gereksiz yüksek hızlı çalışmayı önleyerek yatak aşınmasını da azaltır ve fanın hizmet ömrünü 60.000 saatlik L10 derecesine kadar uzatır.

Ultra ince bir fanı ince bir ev cihazına entegre etmek, yalnızca fiziksel olarak uygun bir fan bulma meselesi değildir. Termal mimari, hava akışı yolu, montaj yöntemi ve elektrik entegrasyonunun tümü, fanın gerçek üründe nominal performansını sağlayıp sağlamadığını etkiler. İşte temel mühendislik kuralları:

Kural 1 — Empedansı fan tipine göre eşleştirin. Aksiyel fanlar düşük dirençli bir hava akışı yoluna ihtiyaç duyar (geniş havalandırma delikleri, minimum bükülme). Şasi kanalınız yüksek dirence sahipse (dar yuvalar, 90° dönüş, yoğun filtre ortamı), eksenel fan yerine santrifüjlü bir üfleyici seçin; eksenel fanı yüksek geri basınca karşı zorlamak, hava akışını %60-80 oranında azaltır ve yatak ömrünü önemli ölçüde kısaltır.

Kural 2 — Giriş ve çıkış için minimum açıklık. Ultra ince bir fan, hem giriş hem de çıkış tarafında çapının en az %50-80'inin temiz hava akışı alanına sahip olmasını gerektirir. Girişin bir PCB ile veya çıkışın yoğun bir bileşen kümesiyle engellenmesi, fanın hava akışının çoğunu olumsuz etkiler. Başlangıç ​​kuralı olarak giriş yüzeyinde en az 5 mm, egzoz yüzeyinde ise 8 mm boşluk bırakın, ardından termal simülasyonla doğrulayın.

Kural 3 – Titreşimi akustik yüzeylerden izole edin. TV'lerde ve hoparlörlerde, kasaya fan titreşimi bağlantısı, belirli fan hızlarında uğultu veya takırtı sesleri oluşturabilir. Titreşim iletim yolunu kesmek için fanı lastik rondelalar veya silikon conta çerçevesi üzerine monte edin. Fan çerçevesi ile kasa braketi arasındaki basit 1 mm'lik silikon ped bile rezonansa yatkın frekans bantlarında titreşimden kaynaklanan gürültüyü 10-15 dBA azaltır.

Kural 4 — Kalite kontrol ve saha izleme için takometre geri bildirimini kullanın. Takometre (FG) çıkışlı bir fan, ürün yazılımının, fabrika testi sırasında ve sahada fanın doğru hızda döndüğünü doğrulamasını sağlar. Fan sessizce arızalanırsa (sıkışmış kanat veya tutukluk yapan yatak), ürün yazılımı bir arıza kaydedebilir, kullanıcı uyarısını tetikleyebilir ve ürün gözle görülür şekilde arızalanmadan önce koruyucu SoC termal azaltma uygulayabilir. Bu, sessiz bir termal arızanın kalıcı hasara neden olabileceği, uzun değiştirme döngülerine sahip cihazlar için özellikle değerlidir.

Kural 5 — Konsept aşamasında hava akışı yolunu planlayın. En yaygın ince cihaz termal tasarım hatası, PCB düzeni ve kasa tasarımı tamamlandıktan sonra sonradan akla gelen bir düşünce olarak bir fan eklemektir. Bu noktada, nadiren temiz bir hava akışı yolu olur ve fan, iyi havalandırılmayan bir boşluk içinde sıcak havayı yeniden sirküle eder. Etkili ısı dağıtımı (ev cihazı ısı dağıtımı), üretim doğrulama aşamasında değil, konsept çizim aşamasında kasa hava akışı yolu tasarımıyla başlar.