Pengertian Heat Sink: Fungsi, Jenis, dan Cara Kerjanya

 

Heat sink adalah salah satu bentuk paling umum dari manajemen termal dalam teknologi, mesin, dan bahkan dalam sistem alami. Komponen-komponen ini ada di mana-mana sehingga mudah diabaikan, bahkan oleh mereka yang akrab dengan teknologinya.

Kami akan membahas prinsip dasar kerja heat sink, memperkenalkan konfigurasi heat sink aktif dan pasif, dan mendiskusikan bagaimana pengguna menerapkan heat sink dalam aplikasi mereka.

Apa itu Heat Sink?

Heat sink adalah komponen yang meningkatkan aliran panas menjauh dari perangkat panas. Ini menyelesaikan tugas ini dengan meningkatkan area permukaan kerja perangkat dan jumlah cairan suhu rendah yang bergerak melintasi area permukaan yang diperbesar. 

Berdasarkan konfigurasi masing-masing perangkat, kami menemukan banyak estetika heat sink, desain, dan kemampuan terbaik. 

Anda dapat melihat heat sink sirip lurus pada gambar di bagian atas artikel ini dan heat sink sirip melebar pada gambar di bawah. Setiap heat sink berharga dalam aplikasi yang mungkin memiliki berbagai

Cara Kerja Heat Sink

Sebuah heat sink bekerja dengan memindahkan panas dari komponen penting. Hampir semua heat sink menyelesaikan tugas ini dalam empat langkah dasar:

1. Sumber menghasilkan panas

Sumber ini dapat berupa sistem apa pun yang menghasilkan panas dan memerlukan penghilangan panas tersebut agar berfungsi dengan benar, seperti:

• Mekanik
• Listrik
• Bahan kimia
• Nuklir
• Surya
• Gesekan

2. Panas berpindah dari sumbernya

Pipa panas juga dapat membantu dalam proses ini, tetapi kami akan membahas komponen tersebut secara terpisah. Dalam aplikasi kontak heat sink langsung, panas berpindah ke heat sink dan menjauh dari sumbernya melalui konduksi alami. 

Konduktivitas termal material heat sink secara langsung memengaruhi proses ini. Itu sebabnya bahan konduktivitas termal yang tinggi seperti tembaga dan aluminium paling umum digunakan dalam konstruksi unit pendingin.

3. Panas didistribusikan ke seluruh unit pendingin

Panas secara alami akan melakukan perjalanan melalui heat sink melalui konduksi alami bergerak melintasi gradien termal dari suhu tinggi ke lingkungan suhu rendah. Ini berarti bahwa profil termal heat sink tidak akan konsisten. 

Dengan demikian, heat sink akan sering lebih panas ke arah sumber dan lebih dingin ke arah ekstremitas sink.

4. Panas bergerak menjauh dari unit pendingin

Proses ini bergantung pada gradien suhu heat sink dan fluida kerjanya, paling umum udara atau cairan non-listrik-konduktif. Fluida kerja melewati permukaan heat sink yang hangat dan menggunakan difusi dan konveksi termal untuk menghilangkan panas dari permukaan dan masuk ke lingkungan sekitar. 

Tahap ini bergantung pada gradien suhu untuk menghilangkan panas dari heat sink. Oleh karena itu, jika suhu sekitar tidak lebih dingin dari heat sink, tidak ada konveksi dan pelepasan panas berikutnya akan terjadi. 

Langkah ini juga di mana total luas permukaan heat sink menjadi paling menguntungkan. Area permukaan yang besar menyediakan area yang meningkat untuk difusi dan konveksi termal terjadi.

Heat Sink Aktif vs Heat Sink Pasif

Heat sink paling sering digunakan dalam konfigurasi aktif, pasif atau hybrid.

1. Heat sink pasif 

Heat sink pasif mengandalkan konveksi alami, yang berarti daya apung udara panas saja yang menyebabkan aliran udara yang dihasilkan di seluruh sistem heat sink. 

Sistem ini menguntungkan karena tidak memerlukan daya sekunder atau sistem kontrol untuk menghilangkan panas dari sistem. Namun, heat sink pasif kurang efektif dalam mentransfer panas dari sistem daripada heat sink aktif.

2. Heat sink aktif

Heat sink aktif memanfaatkan udara paksa untuk meningkatkan aliran fluida melintasi area panas. Udara paksa paling sering dihasilkan oleh kipas, blower , atau bahkan gerakan seluruh objek, seperti mesin sepeda motor yang didinginkan oleh udara yang melewati sirip pendingin yang dirancang ke dalam mesin. 

Salah satu contoh kipas yang menghasilkan udara paksa di heat sink adalah kipas di komputer pribadi Anda menyala setelah komputer Anda menjadi hangat. 

Kipas memaksa udara melintasi heat sink, yang memungkinkan lebih banyak udara yang tidak dipanaskan untuk bergerak melintasi permukaan heat sink, sehingga meningkatkan gradien termal total di seluruh sistem heat sink dan memungkinkan lebih banyak panas keluar dari sistem secara keseluruhan.

3. Heat sink hybrid

Heat sink hybrid menggabungkan beberapa aspek heat sink pasif dan aktif. Konfigurasi ini kurang umum, dan mereka sering mengandalkan sistem kontrol untuk mendinginkan sistem berdasarkan persyaratan suhu. 

Ketika sistem beroperasi pada tingkat yang lebih dingin, sumber udara paksa tidak aktif, hanya mendinginkan sistem secara pasif. Setelah sumber mencapai suhu yang lebih tinggi, mekanisme pendinginan aktif bekerja untuk meningkatkan kapasitas pendinginan sistem heat sink.

Wastafel Panas Populer

Seperti yang kami sebutkan, heat sink paling sering ditemukan di CPU di komputer. Misalnya, Jetson Nano memiliki heat sink besar untuk membantu mendinginkan CPU ARM A57 Quad-core onboard dan GPU NVIDIA Maxwell 128-core, keduanya menghasilkan panas dalam jumlah besar dan memerlukan pendinginan luar biasa untuk menghindari pelambatan termal. 

Demikian pula, mikrokontroler Raspberry Pi memiliki disipator panas built-in, yang mereka gunakan bersama dengan heat sink untuk meningkatkan kinerja chip Broadcom onboard.

Anda dapat menemukan pendingin stok untuk mendinginkan ukuran chip yang paling umum. Beberapa heat sink dirancang khusus untuk menangani beban termal chip atau perangkat tertentu dengan baik.