Research Article
BibTex RIS Cite

PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi

Year 2023, Volume: 38 Issue: 2, 733 - 742, 07.10.2022

Alpaslan Bozkurt Karaman Bahadır Başyiğit Habib Doğan Abdullah Genç Atalay Kocakuşak Bektaş Çolak Selçuk Helhel

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.650877

Abstract

PCB
devre elemanlarının çalışma frekanslarındaki artış sonucu devrenin
minyatürleşmesi, ortamdaki ısı miktarını daha fazla arttırır. Artan ısı
miktarının transferi için metal soğutucular yaygın olarak kullanılır. Ancak
soğutucular, belli frekanslarda yayılan elektromanyetik (EM) emisyona neden
olurlar. Bu emisyon, soğutucu çevresindeki devre elemanlarının çalışma
performansını olumsuz etkiler. Bu çalışmada, eşit taban alanına sahip
dikdörtgen ve dairesel soğutuculardaki farklı besleme noktalarının, EM
davranışları üzerindeki etkisi 1-10 GHz bandında incelenmiştir. Yansıma
katsayısı, EM emisyon, normalize ışıma örüntüsü, ve E-alan dağılımları elde
edilmiştir. Benzetim ve ölçüm sonuçları birbirleriyle uyumludur. Dikdörtgen
soğutucuda 1. ve 2. besleme noktaları için ilk rezonans frekansı 3 GHz olup bu
frekanstaki yansıma katsayısı değerleri sırasıyla -10,1 ve -12,3’dür. Dairesel
soğutucuda 3. ve 4. besleme noktaları için ilk rezonans frekansı 2,2 GHz olup
bu frekanstaki yansıma katsayısı değerleri sırasıyla -14,9 ve -17,3’dür.
Ayrıca, dairesel soğutucularda 1,3-3,9 GHz ve 5,8-10 GHz frekans bantlarında 1.
besleme noktası için yayılan emisyon, diğer besleme noktalarına göre ~2-8
dBmV/m daha az olduğu için tercih edilmelidir. Dikdörtgen soğutucularda 1-2 GHz
ve 6-10 GHz frekans bantlarında 1. ve 2. besleme noktası için yayılan emisyon ~5-6
dBmV/m daha az olduğu için tercih edilmelidir. Sonuç olarak, her iki soğutucu
merkezden beslendiğinde daha az emisyon yaydığı için elemanların soğutucu merkezine
yerleştirilmesi önerilir.

Keywords

PCB soğutucular elektromanyetik girişim besleme noktası yayılan emisyon normalize ışıma örüntüsü

Supporting Institution

Akdeniz Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi (BAP)

Project Number

FBA-2018-3769

Thanks

Bu çalışma Akdeniz Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi (BAP) tarafından desteklenmektedir [Proje Numarası: FBA-2018-3769]. Ayrıca, bu çalışmada yapılan ölçümler Devlet Planlama Teşkilatının desteğiyle kurulan Akdeniz Üniversitesi Endüstriyel ve Medikal Uygulamalar Mikrodalga Uygulama ve Araştırma Merkezi'nde (EMUMAM) yapılmıştır [2007K120530-DPT].

References

  • 1. Ozbalci O., Dogan A., Forced convection heat transfer from porous heat sinks placed in partially open cavity: Some case studies, Exp. Heat Transfer, 31 (3), 183-193, 2018.
  • 2. Kaya M., Performance analysis of a heat exchanger having slotted tube fins. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (1), 421-437, 2019.
  • 3. Meng X., Zhu J., Wei X., Yan Y., Natural convection heat transfer of a straight-fin heat sink, Int. J. Heat Mass Transfer, 123, 561-568, 2018.
  • 4. Haghighi S.S., Goshayeshi H., Safaei M.R., Natural convection heat transfer enhancement in new designs of plate-fin based heat sinks, Int. J. Heat Mass Transfer, 125, 640-647, 2018.
  • 5. Mousavi H., Darzi A.A.R., Farhadi M., Omidi, M., A novel heat sink design with interrupted, staggered and capped fins, Int. J. Therm. Sci., 127, 312-320, 2018.
  • 6. Lampio K., Karvinen R., Optimization of convectively cooled heat sinks, Microelectron. Reliab., 79, 473-479, 2017.
  • 7. Dogan A., Bahadir O., Experimental investigation of convection heat transfer from aluminum foam heat sinks, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (1), 71-78, 2014.
  • 8. Khattak Z., Ali H.M., Air cooled heat sink geometries subjected to forced flow: A critical review, Int. J. Heat Mass Transfer, 130, 141-161, 2019.
  • 9. Lampio K., Karvinen R., A new method to optimize natural convection heat sinks, Heat Mass Transfer, 54 (8), 2571-2580, 2018.
  • 10. Payandeh M., Belov I., Jarfors A.E., Wessén M., Effect of material inhomogeneity on thermal performance of a rheocast aluminum heatsink for electronics cooling, J. Mater. Eng. Perform., 25 (6), 2116-2127, 2016.
  • 11. Shen G., Yang S., Sun J., Xu S., Pommerenke D.J., Khilkevich,V.V., Maximum radiated emissions evaluation for the heatsink/IC structure using the measured near electrical field, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 59 (5), 1408-1414, 2017.
  • 12. Manivannan S., Arumugam R., Paramasivam S., Salil P., Rao, B.S., HFSS simulation, experimental investigation and optimisation of heat sink EMI, IET Power Electron., 3 (6), 881-891, 2010.
  • 13. He X., Hubing T.H., A closed-form expression for estimating the maximum radiated emissions from a heatsink on a printed circuit board, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 54 (1), 205-211, 2011.
  • 14. Ahn C.H., Oh J., Resistive grounding technique of heat sink for reducing radiation noise, J. Electr. Eng. Technol., 9 (5),1724-1728, 2014.
  • 15. Liu Q., Jiao X., Li J., Khilkevich V., Drewniak J., Dixon P., Arien Y., Modeling absorbing materials for EMI mitigation, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC), Dresden, Germany, 1548-1552, 16-22 August 2015.
  • 16. Chiappe J., Additional techniques to reduce heatsink emissions utilizing RF absorbers, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Pittsburgh, PA, USA, 56-63, 6-10 August 2012.

Year 2023, Volume: 38 Issue: 2, 733 - 742, 07.10.2022

Alpaslan Bozkurt Karaman Bahadır Başyiğit Habib Doğan Abdullah Genç Atalay Kocakuşak Bektaş Çolak Selçuk Helhel

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.650877

Abstract

Project Number

FBA-2018-3769

References

  • 1. Ozbalci O., Dogan A., Forced convection heat transfer from porous heat sinks placed in partially open cavity: Some case studies, Exp. Heat Transfer, 31 (3), 183-193, 2018.
  • 2. Kaya M., Performance analysis of a heat exchanger having slotted tube fins. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (1), 421-437, 2019.
  • 3. Meng X., Zhu J., Wei X., Yan Y., Natural convection heat transfer of a straight-fin heat sink, Int. J. Heat Mass Transfer, 123, 561-568, 2018.
  • 4. Haghighi S.S., Goshayeshi H., Safaei M.R., Natural convection heat transfer enhancement in new designs of plate-fin based heat sinks, Int. J. Heat Mass Transfer, 125, 640-647, 2018.
  • 5. Mousavi H., Darzi A.A.R., Farhadi M., Omidi, M., A novel heat sink design with interrupted, staggered and capped fins, Int. J. Therm. Sci., 127, 312-320, 2018.
  • 6. Lampio K., Karvinen R., Optimization of convectively cooled heat sinks, Microelectron. Reliab., 79, 473-479, 2017.
  • 7. Dogan A., Bahadir O., Experimental investigation of convection heat transfer from aluminum foam heat sinks, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (1), 71-78, 2014.
  • 8. Khattak Z., Ali H.M., Air cooled heat sink geometries subjected to forced flow: A critical review, Int. J. Heat Mass Transfer, 130, 141-161, 2019.
  • 9. Lampio K., Karvinen R., A new method to optimize natural convection heat sinks, Heat Mass Transfer, 54 (8), 2571-2580, 2018.
  • 10. Payandeh M., Belov I., Jarfors A.E., Wessén M., Effect of material inhomogeneity on thermal performance of a rheocast aluminum heatsink for electronics cooling, J. Mater. Eng. Perform., 25 (6), 2116-2127, 2016.
  • 11. Shen G., Yang S., Sun J., Xu S., Pommerenke D.J., Khilkevich,V.V., Maximum radiated emissions evaluation for the heatsink/IC structure using the measured near electrical field, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 59 (5), 1408-1414, 2017.
  • 12. Manivannan S., Arumugam R., Paramasivam S., Salil P., Rao, B.S., HFSS simulation, experimental investigation and optimisation of heat sink EMI, IET Power Electron., 3 (6), 881-891, 2010.
  • 13. He X., Hubing T.H., A closed-form expression for estimating the maximum radiated emissions from a heatsink on a printed circuit board, IEEE Trans. Electromagn. Compat., 54 (1), 205-211, 2011.
  • 14. Ahn C.H., Oh J., Resistive grounding technique of heat sink for reducing radiation noise, J. Electr. Eng. Technol., 9 (5),1724-1728, 2014.
  • 15. Liu Q., Jiao X., Li J., Khilkevich V., Drewniak J., Dixon P., Arien Y., Modeling absorbing materials for EMI mitigation, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC), Dresden, Germany, 1548-1552, 16-22 August 2015.
  • 16. Chiappe J., Additional techniques to reduce heatsink emissions utilizing RF absorbers, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Pittsburgh, PA, USA, 56-63, 6-10 August 2012.
There are 16 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Journal Section Makaleler
Authors

Alpaslan Bozkurt Karaman This is me 0000-0002-6380-292X

Bahadır Başyiğit 0000-0003-4558-5068

Habib Doğan This is me 0000-0001-8685-9569

Abdullah Genç 0000-0002-7699-2822

Atalay Kocakuşak 0000-0002-2457-4426

Bektaş Çolak 0000-0002-9480-9796

Selçuk Helhel 0000-0002-1401-3297

Project Number FBA-2018-3769
Publication Date October 7, 2022
Submission Date November 25, 2019
Acceptance Date March 26, 2022
Published in Issue Year 2023 Volume: 38 Issue: 2

Cite

APA Karaman, A. B., Başyiğit, B., Doğan, H., Genç, A., et al. (2022). PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(2), 733-742. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.650877
AMA Karaman AB, Başyiğit B, Doğan H, Genç A, Kocakuşak A, Çolak B, Helhel S. PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi. GUMMFD. October 2022;38(2):733-742. doi:10.17341/gazimmfd.650877
Chicago Karaman, Alpaslan Bozkurt, Bahadır Başyiğit, Habib Doğan, Abdullah Genç, Atalay Kocakuşak, Bektaş Çolak, and Selçuk Helhel. “PCB soğutucuların Besleme noktasına göre Elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında Deneysel Olarak Incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no. 2 (October 2022): 733-42. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.650877.
EndNote Karaman AB, Başyiğit B, Doğan H, Genç A, Kocakuşak A, Çolak B, Helhel S (October 1, 2022) PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38 2 733–742.
IEEE A. B. Karaman, “PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi”, GUMMFD, vol. 38, no. 2, pp. 733–742, 2022, doi: 10.17341/gazimmfd.650877.
ISNAD Karaman, Alpaslan Bozkurt et al. “PCB soğutucuların Besleme noktasına göre Elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında Deneysel Olarak Incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/2 (October 2022), 733-742. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.650877.
JAMA Karaman AB, Başyiğit B, Doğan H, Genç A, Kocakuşak A, Çolak B, Helhel S. PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi. GUMMFD. 2022;38:733–742.
MLA Karaman, Alpaslan Bozkurt et al. “PCB soğutucuların Besleme noktasına göre Elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında Deneysel Olarak Incelenmesi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 38, no. 2, 2022, pp. 733-42, doi:10.17341/gazimmfd.650877.
Vancouver Karaman AB, Başyiğit B, Doğan H, Genç A, Kocakuşak A, Çolak B, Helhel S. PCB soğutucuların besleme noktasına göre elektromanyetik girişim davranışlarının 1-10 GHz bandında deneysel olarak incelenmesi. GUMMFD. 2022;38(2):733-42.