Тепло — это естественный побочный продукт работающих электронных устройств, таких как ноутбуки и смартфоны. Однако в определённых ситуациях эти устройства могут генерировать и поддерживать слишком высокий уровень тепла, что может привести к перегреву и выходу из строя из-за повреждений конкретных электронных компонентов. Вот несколько причин, почему электронные устройства и их компоненты перегреваются.
Небольшой размер устройств
Исследователи Б. Ляо, А. А. Мазнева, К. А. Нельсона и Г. Чена отметили, что бытовые электронные устройства, такие как портативные ноутбуки и смартфоны, становятся более склонными к перегреву, поскольку становятся меньше. Они объяснили, что физический размер играет роль в способности электронного устройства управлять и отводить генерируемое внутри тепло.
Исследователи также подчёркивают, что по мере того, как спрос на устройства меньшего размера становится всё более высоким, производителям электронных компонентов приходится упаковывать транзисторы на всё меньшие площади. Такое нагромождение повышает уязвимость из-за уменьшения теплового потока.
Н. Коротков, М. Р. Самуэльсен и С. А. Васенко считают, что на уровне проектирования решить проблему может использование транзисторов и других электронных компонентов большего размера. Это поможет увеличить тепловой поток и уменьшить сопротивление тепловых границ.
Неисправная проводка и контакты
Другими причинами перегрева электронных устройств, таких как ноутбуки и смартфоны, или их электронных компонентов, связанных с конструкцией, являются неисправная контактная проводка и физическая связь. По мнению экспертов, эти проблемы могут вызывать не только нежелательный чрезмерный уровень нагрева, но и искры, которые в дальнейшем могут привести к пожару. Плохой контакт и некачественная проводка также могут привести к чрезмерным скачкам напряжения и рассеянию мощности.
Обратите внимание, что физическая связь — это основная инженерная задача при разработке миниатюрных электронных компонентов и производстве компактных форм-факторов. Это соображение увеличивает риски внутренних проблем электронных компонентов, поскольку устройства большой мощности, в которых используются небольшие компоненты, имеют более высокую удельную мощность.
Перегрев конденсаторов
В статье, написанной и опубликованной профессиональным журналом EE Publishers, объясняются различные причины перегрева конденсаторов. Например, к этому может привести рассеивание мощности. Если оно происходит слишком интенсивно, это приводит к повышению температуры, которая может выйти за пределы ёмкости транзисторов и отказу конденсатора.
Другая причина — утечка тока. Из-за потери мощности температура конденсатора повышается. Отмечается, что старение электронных устройств обычно вызывает более высокий ток утечки. Это объясняется тем, что оксидный слой, используемый в конденсаторе, со временем разрушается. Перенапряжение также может повысить внутреннюю температуру внутри конденсатора, что в дальнейшем может привести к перегреву.
Факторы окружающей среды
Неблагоприятные условия окружающей среды часто служат внешними причинами перегрева электронного устройства. Справочник по анализу отказов систем, составленный Дж. Берком, перечислил и объяснил эти причины.
Неустойчивые погодные условия или частые перепады температуры окружающей среды могут привести к износу электронных компонентов. Это связано с тем, что температурные циклы могут со временем вызывать трещины, поскольку материалы внутри компонента постоянно расширяются и сжимаются. Примером индуцированного температурного цикла является постоянная транспортировка электронного устройства между двумя местами с двумя разными температурами — например, использование смартфона или ноутбука на улице с высокой температурой и помещение его в комнату с кондиционером.
Высокое содержание влаги в окружающем воздухе также может привести к перегреву, поскольку водяной пар может загрязнять электронные компоненты и разрушать металлические компоненты или вызывать короткое замыкание. Конечно, высокая температура также может способствовать внутреннему перегреву. Использование компьютера или ноутбука в жаркой среде сделает внутреннее распределение тепла менее эффективным.
Неправильная эксплуатация
Неправильное использование ноутбуков и смартфонов или другой техники, например, использование несовместимых зарядных кабелей и адаптеров питания без рейтинга, разгон аппаратных компонентов компьютерных устройств, неправильное хранение и другие нарушения рекомендаций производителей являются некоторыми примерами прямых антропогенных причин перегрева.
