Pourquoi les appareils cessent-ils de fonctionner correctement par froid extrême?

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J'ai remarqué que beaucoup de téléphones intelligents disent qu'ils ne fonctionneront pas à moins de -4 degrés F (-20 degrés C). Quelqu'un peut-il m'expliquer ce qui se passe lorsque les téléphones deviennent froids, ce qui les empêche de fonctionner?

Sean Moriarty
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Voici une autre question qui est un peu liée. - Ça pourrait être intéressant pour vous.
Harry Svensson
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Le premier smartphone que j'ai utilisé avait un écran LCD solide à -3 ° C
PlasmaHH
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Les piles deviennent chimiquement inactives par temps froid. Réchauffez-les ou lancez-vous et utilisez-vous comme source d'énergie. Sérieusement, cela peut être atténué simplement en ayant l'appareil dans votre poche intérieure.
user2497

Réponses:

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-4 F est égal à -20 ° C, ce qui correspond à la limite basse standard pour les puces et les composants électriques. Cela s'explique en partie par le fait qu'il est très difficile de tester des puces à basse température, mais il existe de réels problèmes que vous pouvez rencontrer, notamment:

  • Les piles se dégradent à basse température, en fonction de leur composition chimique.

    • La tension de sortie de la batterie est plus basse, ce qui signifie que vous avez besoin de plus de courant pour obtenir la même puissance.

    • La résistance interne de la batterie peut augmenter. La résistance supplémentaire peut chauffer la carte, mais elle gaspille également de l’énergie et rend la tension de sortie de la batterie moins stable, car elle changera avec l’appel de courant.

    • La chaleur causée par la résistance supplémentaire peut potentiellement endommager la batterie, car vous chauffez l'intérieur alors que l'extérieur est froid, ce qui crée un gradient thermique qui ajoute des contraintes mécaniques.

  • Le cycle thermique des pièces peut devenir pire. Les choses se cassent lorsque vous les rendez froids et les réchauffez à cause de la dilatation thermique. Je pense que le problème s’aggrave aux basses températures et que les métaux deviennent cassants quand ils sont très froids.

  • Les puces peuvent tirer plus de courant à basses températures. Cette question complique les deux autres, car plus de courant devient plus de chaleur, ce qui augmente le cycle thermique.

  • Changements de synchronisation de la puce. Les circuits numériques ont des règles de synchronisation spéciales pour garantir que tous les signaux sont au bon endroit au bon moment. Abaisser la température change tout cela et peut créer une situation critique.

pscheidler
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Je suis déçu quand la puce ne fonctionne pas alors que je fais un seul pas avec l'horloge.
Joshua
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Le point de la batterie est un peu déroutant ... puisque " ils chaufferont au fur et à mesure que vous tirerez plus de courant ", alors cela ne résoudrait-il pas le problème des basses températures?
Xen2050
@ Xen2050, le chauffage de la batterie (ou celui des puces) peut protéger soi-même l’ensemble du dispositif si le boîtier dans lequel il se trouve est relativement bien isolé. période de démarrage à froid, l'appareil peut chauffer suffisamment pour se maintenir dans les limites de la température de fonctionnement
KyranF
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@ Xen2050 KyranF a raison, le système va éventuellement se réchauffer, mais il existe des problèmes liés au gaspillage d'énergie (la chaleur doit provenir de quelque part) et, potentiellement, un gradient de température n'est pas la meilleure solution en raison de problèmes mécaniques. Aucun designer ne devrait dire "réchauffons cette carte en chauffant l'intérieur de notre batterie". Je vais clarifier ma réponse originale.
pscheidler
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"Je suis déçu lorsque la puce ne fonctionne pas alors que je fais un seul pas avec l'horloge." Il existe deux types d'erreur de synchronisation dans un circuit numérique: une erreur de configuration et une erreur de synchronisation. Ce dernier est indépendant de la fréquence d'horloge, il échouera donc également sur un pas simple.
Oldfart
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Pour la plupart de ces appareils, c'est l'affichage ...

Les écrans LCD n'aiment pas le froid.

En règle générale, les modules de caractères standard LCD et graphiques fournissent une gamme de température de 0 ° C à + 50 ° C . Cependant, plusieurs fabricants d’écrans proposent des modèles de températures extrêmes avec des températures de fonctionnement de -40 ° C à +80 ou + 85 ° C. Il existe également un large choix de versions standard allant de -20 ° C à + 70 °

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Les types OLED les plus récents ont une tolérance à la température bien meilleure, de -40 ° C à + 80 ° C.

Trevor_G
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D'après mon expérience avec les écrans LCD pour ordinateurs portables dans le froid (environ -10 ° C), l'image devient granuleuse et lente, mais cela fonctionne toujours. Il existe des ordinateurs portables robustes avec écrans chauffants pour résoudre ce problème. Certains smartphones ont des écrans OLED, ont-ils les mêmes problèmes?
Michael
@ Michael OLEDs ont une plage de température plus large puisqu'il n'y a pas de fluide à épaissir ou à geler. "-40 ° C à + 80 ° C." Les OLED ont cependant d'autres problèmes.
Trevor_G
En tant que Canadien porteur de cartes, je peux vérifier que les écrans LCD de mon tableau de bord de voiture fonctionnent parfaitement à -20 ° C.
Spehro Pefhany
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@ SpehroPefhany hey, mon collègue Hoser, comme le dit ma réponse, certains peuvent fonctionner à -40 ° C, mais les pièces automobiles et les pièces téléphoniques à bas prix ne font pas partie de la même classe. La chaleur générée par le rétroéclairage aide également beaucoup à conserver le liquide. Si vous les laissez geler, ils peuvent et vont craquer.
Trevor_G
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Les batteries n'aiment pas le froid.

En règle générale, toutes les batteries perdent de la capacité et du courant par temps très froid. (Cependant, leur utilisation les réchauffe souvent.) Les lithium ont un problème particulier d’ être chargés très froid .

De plus, les appareils s'inquiètent de la condensation à l'intérieur de l'appareil due à l'air humide pénétrant dans la prise casque, etc.

Harper - Rétablir Monica
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Les oscillateurs à cristal ne peuvent pas démarrer. ou bien la fréquence de résonance du cristal, qui a un coefficient de température, peut être en dehors de la plage garantie du contrôle automatique de fréquence (afc), nécessaire pour garantir que les paquets de données démarrent aux créneaux horaires prévus même après quelques heures de fonctionnement et un glissement de phase.

analogsystemsrf
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Pour ajouter mes 2 centimes sur toutes les bonnes réponses (qui s'appliqueraient non seulement aux appareils électroniques, mais généralement à tous les appareils électriques) - la chute de température entraîne un changement de résistance des matériaux (notamment pour les métaux, ils deviennent moins résistants), alors chose mineure, dans l’équipement industriel, c’est l’un des éléments comptabilisés. Les dispositifs électroniques en souffriraient le plus parce que de nombreuses puces reposent sur des résistances situées entre certaines de leurs lignes pour avoir une valeur spécifique. Si cette valeur change, la puce risque de mal fonctionner ou de s'arrêter complètement.

Alexey Kamenskiy
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Les circuits analogiques peuvent également avoir des problèmes à basse température. La résistance change en fonction de la température, de même que les tensions de seuil et les transconductances des transistors. Si une tension ou un courant de référence ne respecte pas les spécifications, cela peut affecter les autres circuits analogiques qui en dépendent (comme un CAN ou une pompe de charge).

Lorsque vous simulez une conception et (ultérieurement) caractérisez et testez du matériel, vous devez choisir une limite inférieure pour la température. Si vous allez un peu en dessous de cette température, il n’y aura peut-être aucun problème réel, mais le fabricant ne peut garantir le bon fonctionnement que si vous respectez les limites testées.

Cela dit, pour les smartphones, la batterie et l’affichage sont probablement les préoccupations majeures, comme le montrent les autres réponses.

Adam Haun
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Lorsque vous entrez dans les chiffres moins que les choses commencent à ralentir, il y a quelque chose appelé ABSOLU ZERO qui est 0 degré Kelvin ou moins 273 C. @ 0 Kelvin rien ne bouge, y compris les protons et les électrons, il gèle essentiellement l'électricité (pas sûr de ce qui se passe avec des photons ). Éventuellement, la vitesse des puces ralentira, mais pas au même rythme, la synchronisation sera perdue.

Lee Wilson
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cela devrait être -273 Cent, 0 K, ou -460 Farenheit, ou 0 Rankin.
analogsystemsrf
-3

Mon 2 centimes est qu'il existe une "équation de diode" (google it!) Qui comprend le courant, la tension et la température. Le comportement des semi-conducteurs dépend donc de la température . Utile dans un thermomètre numérique, mais doit être neutralisée en ajoutant des oligo-éléments et toute autre magie par les fabricants de puces ordinaires pour les faire fonctionner "tout droit". Mais cela ne fonctionne que dans un délai limité. gamme en fonction du budget et de l'utilisation. Donc, je suppose qu'il serait possible de faire un téléphone qui ne fonctionne bien qu'entre -220C et -150C, par exemple.

P Oltergeist
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