Cihazlar neden aşırı soğukta düzgün çalışmayı durduruyor?

Birçok akıllı telefonun -4 derece F (-20 derece C) altında çalışmayacaklarını söylediklerini fark ettim. Birisi bana telefonların çalışmasını durduran soğuduğunda ne olacağını açıklayabilir mi?

-4F, yongalar ve elektrikli bileşenler için standart bir düşük limit olan -20C'dir. Bunların bir kısmı çipleri düşük sıcaklıkta test etmenin çok zor olmasından kaynaklanmaktadır, ancak aşağıdakileri içeren gerçek sorunlar vardır:

• Piller kimyalarına bağlı olarak düşük sıcaklıklarda düşer.

  • Akü çıkış voltajı düşüktür, yani aynı gücü elde etmek için daha fazla akıma ihtiyacınız vardır

  • Bataryanın iç direnci artabilir. Eklenen direnç, kartı ısıtabilir, ancak aynı zamanda gücü boşa harcar ve akü çıkış voltajını daha az kararlı hale getirir, çünkü akım çekildiğinde değişecektir.

  • Ekstra direncin neden olduğu ısı, bataryaya zarar verebilir; çünkü dışarısı soğukken içini ısıtıyorsunuz ve mekanik baskıya neden olan bir termal eğim yaratıyorsunuz.

• Parçaların ısıl çevrimi daha da kötüleşebilir. Islanmaya başladığınızda işler kırılır ve ısıl genleşme nedeniyle ısınır. Bu sorunun düşük sıcaklıklarda daha da kötü olduğuna inanıyorum, metaller çok soğuk olduğunda kırılgan hale gelmesiyle ilgili.

• Chips düşük sıcaklıklarda daha fazla akım çekebilir. Bu sorun diğer ikisini birleştirir, çünkü daha fazla akım daha fazla ısıya dönüşür ve bu da termal çevrimi arttırır.

• Talaş zamanlaması değişir. Dijital devrelerde, tüm sinyallerin doğru zamanda doğru yerde olmasını sağlamak için özel zamanlama kuralları vardır. Sıcaklığı düşürmek hepsini değiştirir ve bir yarış durumu yaratabilir.

Bu cihazların çoğu için ekran ...

LCD'ler soğuktan hoşlanmaz.

Tipik olarak, standart LCD karakter ve grafik modülleri, 0 ° C ile + 50 ° C arasında bir sıcaklık aralığı sunar . Bununla birlikte, birkaç ekran üreticisi -40 ° C ila +80 veya + 85 ° C çalışma sıcaklıklarına sahip aşırı sıcaklık modelleri sunar. Ayrıca -20 ° C ile + 70 ° arasında değişen çok çeşitli standart versiyonlar da mevcuttur.

Kaynak

Yeni OLED tipleri -40 ° C ile +80 ° C arasında olmasına rağmen çok daha iyi bir sıcaklık toleransına sahiptir.

Piller soğuktan hoşlanmaz.

Genellikle tüm piller çok soğukta kapasite ve akım kaybeder. (Ancak, bunları kullanmak genellikle onları ısıtır.). Lityumların çok soğukta şarj edilmesinde özel bir problemi vardır .

Ayrıca, cihazın içinde kulaklık jakına giren nemli havadan kaynaklanan yoğuşma endişesi vardır.

Kristal osilatörleri çalışmaya başlamayabilir; veya sıcaklık katsayısına sahip olan kristal rezonans frekansı, veri paketlerinin birkaç saatlik çalışma ve faz kaymasından sonra bile beklenen zaman aralıklarında başlaması için gereken garantili Otomatik Frekans Kontrolü (afc) aralığının dışında olabilir.

Tüm harika cevaplara 2 kuruş eklemek için (sadece elektronik cihazlara değil, genel olarak tüm elektrikli cihazlara uygulanır) - sıcaklık düşüşü malzeme direncinin değişmesine neden olur (yani daha az dirençli hale gelen metaller için). Küçük bir şey, endüstriyel ekipmanda bu, hesaba katılmış eşyalardan biri. Elektronik cihazlar en çok acı çeker çünkü çoğu mikroçip, bazı hatları arasındaki dirençlerin özel değere sahip olmasına dayanır, eğer bu değer değişirse mikroçip yaramazlık veya tamamen kapanmaya başlayabilir.

Analog devrelerin düşük sıcaklıklarda da problemleri olabilir. Direnç sıcaklık boyunca değişir ve böylece transistör eşik voltajları ve transkondüktansları da değişir. Bir referans voltajı veya akımı spesifikasyonun dışına çıkarsa, ona bağlı diğer analog devreleri etkileyebilir (bir ADC veya şarj pompası gibi).

Bir tasarımı simüle ederken ve (daha sonra) donanımı nitelendirirken ve test ederken, sıcaklık için daha düşük bir sınır seçmeniz gerekir. Bu sıcaklığın biraz altına düştüğünde herhangi bir gerçek sorun olmayabilir, ancak üretici yalnızca test edilen limitler dahilinde kalırsanız doğru işlemi garanti edebilir .

Akıllı telefonlar için batarya ve ekran, diğer cevapların gösterdiği gibi muhtemelen daha büyük kaygılar.

Eksi rakamlarına girdiğinizde işler yavaşlamaya başlar, ABSOLUTE ZERO denilen 0 derece Kelvin veya eksi 273 C denilen bir şey vardır. 0 Kelvin protonlar ve elektronlar dahil hiçbir şey hareket etmiyor, elektriği donduruyor (fotonlarda ne olduğundan emin değil) ). Sonunda talaş hızları yavaşlar, ancak aynı oranda olmaz, böylece senkronizasyon kaybedilir.

Benim 2 kuruş akım, voltaj ve sıcaklık içeren bir "Diyot Denklemi" (google it!) Olduğu. Bu yüzden bir yarı iletken davranışı sıcaklığa bağlıdır . Dijital bir termometrede kullanışlıdır, ancak sıradan çip üreticileri tarafından "düz" çalışmasını sağlamak için iz elementleri ve diğer sihirleri ekleyerek telafi edilmelidir. Ancak bu yalnızca sınırlı bir sıcaklıkta çalışır. bütçe ve kullanıma bağlı olarak değişir. Bu nedenle, örneğin sadece -220C ile -150C arasında iyi çalışan bir telefonun yapılmasının mümkün olacağını tahmin ediyorum.