Проблеми охолодження базових станцій 5G

До 2025 року індустрія зв'язку споживатиме 20% світової'електроенергії, а в мережах мобільного зв'язку базові станції є великими споживачами електроенергії, і близько 80% споживання енергії надходить від широко поширених базових станцій. Більш зашифровані базові станції означають більш високе споживання енергії, що є основною проблемою витрат, з якою стикаються мережі 5G.

З точки зору енергетичної структури, споживання електроенергії означає вищі витрати та більший непрямий тиск на забруднення навколишнього середовища.

З точки зору теплового дизайну, базова станція виробляє більше тепла, і складність контролю температури різко зростає.

Інженери, які працювали в галузі зв'язку, знають, що базові станції зв'язку зазвичай встановлюються на залізних каркасах на дахах будівель і на високих місцях в польових умовах. Розмір і вага дуже важливі для зручності установки обладнання."Випадково" полягає в тому, що споживання електроенергії, об’єм і вага є основними граничними умовами проектування в тепловому проектуванні.

З огляду на попередні дизайнерські звички, базова станція є типовим закритим пристроєм природного розсіювання тепла (для використання на відкритому повітрі потрібна сувора водонепроникність і пилонепроникність). Після виділення тепла від компонентів залишається лише два місця:

1. Поглинається внутрішніми пристроями-тепло перетворюється у внутрішню енергію, викликаючи підвищення температури пристрою;

2. Через різницю температур тепло передається від високотемпературного об'єкта до низькотемпературного - коли температура стабілізується, швидкість теплопередачі=швидкість теплоутворення

Щоб зменшити об’єм і вагу виробів, попит на тепловий дизайн таких виробів змінився, щоб максимізувати ефективність теплопередачі та зменшити опір теплопередачі в тому ж приміщенні. Опір теплопередачі тут поділяється на внутрішній тепловий опір і зовнішній тепловий опір.

Зменшення внутрішнього теплового опору вимагає розумного розташування мікросхеми, щоб саме джерело тепла було ближче до тепловідвідної оболонки. Це спільна робота інженерів-техніків та інженерів-теплотехніків.

З точки зору матеріалу, між чіпом і корпусом необхідно застосувати термоінтерфейсний матеріал. Базові станції 5G можуть сприяти значному поліпшенню матеріалу теплового інтерфейсу, що проявляється в таких аспектах:

1. Потрібний якомога нижчий термічний опір - вища теплопровідність і краща змочуваність поверхні розділу;

2. Базові станції надійності використовуються у складних зовнішніх середовищах у всьому світі з діапазоном температур -40C~55C, які важко підтримувати після збою - чудова термічна стабільність, захист від провисання та утворення тріщин

3. Зручність використання базові станції 5G використовують велику кількість тепла, і існують вимоги до автоматизації складання матеріалів і напруги, що виникає в процесі складання.

Ефективність природного тепловідведення обмежена. З наближенням силової стіни також вивчається повітряне охолодження та рідинне охолодження базових станцій. Коли температура добре контролюється, це не тільки вплине на надійність виробу, але і знизить енергоспоживання пристрою.

Статичне споживання енергії, викликане струмом витоку, буде швидко зростати з підвищенням температури, і з еволюцією процесу виготовлення мікросхеми розмір транзистора стає все меншим і меншим, а струм витоку ставатиме все більше і більше.

Це означає, що вплив температури на енергоспоживання чіпа буде ставати все більш і більш істотним. Якщо температуру не контролювати належним чином, споживання електроенергії виробом зросте, що ще більше нагріватиметься та призведе до погіршення теплового циклу продукту'

За останні роки витрати на електроенергію становили близько 20% операторів [ГГ] №39; витрати на обслуговування мережі. Безсумнівно, що проблеми з електроенергією стануть величезним тиском на операторів інвестувати в мережі 5G.

Уряд, оператори, постачальники обладнання та електромережі повинні працювати разом, щоб зменшити споживання електроенергії та витрати на електроенергію базовими станціями 5G.