Конструкція ребра у формі рогу може підвищити ефективність тепловідведення тепловідведення штифтового ребра

Конструкція ребра у формі рогу може підвищити ефективність тепловідведення тепловідведення штифтового ребра.

За останні роки функції передових FPGA швидко розвинулися до небувалих висот. На жаль, швидкий розвиток функцій також збільшив попит на тепловідведення. Тому конструкторам потрібні більш ефективні радіатори, щоб забезпечити достатні вимоги до охолодження інтегральних схем.

Щоб задовольнити вищезазначені потреби, постачальники теплового управління представили різноманітні високопродуктивні дизайнерські рішення радіатора, які можуть забезпечити сильніший ефект охолодження при заданій потужності. Випромінювач у формі ріжка є однією з найбільш важливих технологій, представлених останніми роками. Цей вид радіатора спочатку був розроблений для охолодження FPGA, і деякі його характеристики роблять його особливо придатним для звичайних середовищ FPGA.

Краще охолодження та управління повітряним потоком.

Тепловідвід з розширеним штифтом оснащений серією циліндричних штирів. Як показано на малюнку 1, ці штирі служать ребрами для радіатора і розташовані в похилій назовні формі. Завдяки своїй унікальній фізичній структурі радіатор у формі рогу оптимізований для повітряних потоків із низькою та середньою швидкістю, і він може досягти безпрецедентного ефекту охолодження в цьому середовищі. Матеріалом цього типу радіатора може бути мідь або алюміній, розміри від 0,54×0,54 дюйма до 2,05×2,05 дюйма, а висота – від менше ніж півдюйма до трохи більше одного дюйма. Цей розмір може відповідати вимогам різних розмірів FPGA.

Радіатор у формі рогу є похідним від традиційного радіатора, а традиційні ребра розташовані вертикально (див. малюнок 2). Щоб зрозуміти характеристики охолодження радіатора з ріжковим ребром, ми повинні спочатку зрозуміти властивості охолодження традиційного радіатора. Ефективність охолодження традиційного радіатора також дуже хороша, що в основному відображається на низькому тепловому опорі. Одиницею теплового опору є °C/Вт, яка використовується для вимірювання кількості градусів Цельсія (вище, ніж температура навколишнього середовища), які пристрій споживає на ват потужності, щоб викликати підвищення температури.

Низький термічний опір традиційних тепловідвідників з контактними ребрами в основному пояснюється наступними характеристиками: циліндричними штифтами, всенаправленою структурою масиву контактів і великою площею поверхні, а також високою теплопровідністю основи та штирів тощо. Допомагає покращити продуктивність радіатора. У порівнянні з квадратними або прямокутними ребрами, циліндричні штирі мають менший опір повітряному потоку. У поєднанні з всеспрямованою структурою контактної матриці це допомагає навколишньому повітряному потоку легко входити та виходити з нього.

Щоб досягти значного ефекту охолодження, радіатор повинен мати достатню площу поверхні, інакше, якщо площа поверхні занадто мала, тепловідвід не зможе розсіяти достатньо тепла. У той же час, якщо площа поверхні радіатора більша (чим більше в ньому контактів), тим важче навколишньому повітряному потоку потрапити в матрицю контактів. На жаль, якщо радіатор не повністю піддається впливу навколишнього повітряного потоку, незалежно від того, наскільки велика його поверхня, він не зможе ефективно розсіювати тепло.

Збільште відстань між шпильками, щоб дозволити повітрю легше циркулювати. Швидкість, з якою повітря проходить через радіатор, повинна бути близькою до швидкості, з якою повітря потрапляє в радіатор.

Зробивши штифтове розташування більш компактним, щоб збільшити площу поверхні, можна покращити ефективність охолодження радіатора. Однак це буде перешкоджати потоку повітря, тим самим зменшуючи продуктивність тепловідведення. Це невід’ємне протиріччя, з яким повинні зіткнутися постачальники, розробляючи вертикальні штифтові радіатори.

Однак, вигинаючи штирі назовні, штифти у формі рогу ефективно долають протиріччя між площею поверхні та щільністю штифта. Цей метод значно збільшує відстань між штифтами в певній області.

Таким чином, навколишній потік повітря може входити та виходити з масиву контактів більш зручно. Поверхня радіатора піддається впливу повітря з більшою швидкістю потоку, внаслідок чого також значно збільшується здатність тепловідведення. Це покращення особливо помітно, коли швидкість повітряного потоку низька, тому що чим повільніше швидкість повітряного потоку, тим важче навколишньому повітрю потрапити до масиву контактів радіатора. Тому радіатор у формі ріжка найбільш підходить для середовищ з низькою швидкістю повітря.