Sarven muotoinen evärakenne voi parantaa nastan evän jäähdytyslevyn lämmönpoistotehokkuutta

Sarven muotoinen evärakenne voi parantaa nastan evän jäähdytyslevyn lämmönpoistotehokkuutta.

Viime vuosina huippuluokan FPGA:iden toiminnot ovat kehittyneet nopeasti ennennäkemättömiin korkeuksiin. Valitettavasti toimintojen nopea kehitys on lisännyt myös lämmönpoiston tarvetta. Siksi suunnittelijat tarvitsevat tehokkaampia jäähdytyselementtejä riittävän jäähdytystarpeen takaamiseksi integroiduille piireille.

Täyttääkseen yllä olevat tarpeet lämmönhallintatoimittajat ovat ottaneet käyttöön erilaisia ​​korkean suorituskyvyn jäähdytyselementtien suunnitteluratkaisuja, jotka voivat tarjota vahvemman jäähdytysvaikutuksen tietyllä kapasiteetilla. Sarven muotoinen tappilamellijäähdytin on yksi tärkeimmistä viime vuosina esitellyistä teknologioista. Tällainen jäähdytyselementti on alun perin suunniteltu FPGA-jäähdytykseen, ja joidenkin ominaisuuksiensa vuoksi se sopii erityisen hyvin tavallisiin FPGA-ympäristöihin.

Parempi jäähdytys ja ilmavirran hallinta.

Leveäpintainen jäähdytyselementti on varustettu sarjalla sylinterimäisiä tappeja. Kuten kuvassa 1 on esitetty, nämä tapit toimivat jäähdytyslevyn rivoina ja ne on järjestetty ulospäin kaltevaan muotoon. Ainutlaatuisen fyysisen rakenteensa ansiosta sarven muotoinen jäähdytyselementti on optimoitu hitaisiin ja keskinopeisiin ilmavirtausympäristöihin, ja se voi saavuttaa ennennäkemättömän jäähdytysvaikutuksen tässä ympäristössä. Tämän tyyppisen jäähdytyslevyn materiaali voi olla kuparia tai alumiinia, ja jalanjälki vaihtelee välillä 0,54 × 0,54 tuumaa 2,05 × 2,05 tuumaan ja korkeus vaihtelee alle puolesta tuumasta hieman yli yhteen tuumaan. Tämä koko voi täyttää erikokoisten FPGA-laitteiden vaatimukset.

Sarven muotoinen tappilamellijäähdytyslevy on johdannainen perinteisestä jäähdytyselementistä, ja perinteiset evät on sijoitettu pystysuoraan (ks. kuva 2). Jotta ymmärtäisimme sarven muotoisen jäähdytyslevyn jäähdytysominaisuudet, meidän tulee ensin ymmärtää perinteisen jäähdyttimen jäähdytysominaisuudet. Perinteisen jäähdytyslevyn jäähdytysteho on myös erittäin hyvä, mikä näkyy pääasiassa alhaisena lämpövastuksena. Lämpövastuksen yksikkö on °C/W, jolla mitataan celsiusasteiden lukumäärää (ylilämpötilaa korkeampi), jonka laite kuluttaa wattia kohden lämpötilan kohoamiseen.

Perinteisten tappijäähdytyslevyjen alhainen lämmönkestävyys johtuu pääasiassa seuraavista ominaisuuksista: lieriömäisistä tapeista, nastaryhmän monisuuntaisesta rakenteesta ja sen suuresta pinta-alasta sekä alustan ja tappien korkeasta lämmönjohtavuudesta jne. Auttaa parantamaan jäähdytyselementin suorituskyky. Verrattuna neliön tai suorakaiteen muotoisiin ripoihin, lieriömäisillä tapeilla on pienempi vastus ilmavirtaukselle. Yhdessä nastaryhmän monisuuntaisen rakenteen kanssa se auttaa ympäröivää ilmavirtaa pääsemään helposti sisään ja poistumaan siitä.

Merkittävän jäähdytysvaikutuksen saavuttamiseksi jäähdytyselementillä on oltava riittävä pinta-ala, muuten, jos pinta-ala on liian pieni, jäähdytyselementti ei pysty hajottamaan tarpeeksi lämpöä. Samanaikaisesti, jos jäähdytyselementin pinta-ala on suurempi (mitä enemmän se sisältää nastoja), sitä vaikeampi on ympäröivän ilmavirran pääsy nastaryhmään. Valitettavasti, jos jäähdytyselementti ei ole täysin alttiina ympäröivälle ilmavirralle, riippumatta sen pinta-alasta, se ei pysty tehokkaasti haihduttamaan lämpöä.

Suurenna tappien väliä, jotta ilma pääsee kiertämään helpommin. Nopeuden, jolla ilma kulkee jäähdytyselementin läpi, tulee olla lähellä nopeutta, jolla ilma tulee jäähdytyselementtiin.

Tekemällä tappijärjestelystä kompaktimman pinta-alan lisäämiseksi, jäähdytyselementin jäähdytystehoa voidaan parantaa. Tämä kuitenkin estää ilmavirran, mikä heikentää lämmönpoistokykyä. Tämä on luontainen ristiriita, joka toimittajien on kohdattava suunnitellessaan pystysuoraa tappijäähdytyslevyä.

Taivuttamalla tappeja ulospäin sarven muotoiset tapit kuitenkin poistavat tehokkaasti pinta-alan ja tapin tiheyden välisen ristiriidan. Tämä menetelmä lisää suuresti nastojen välistä etäisyyttä tietyllä alueella.

Siksi ympäröivä ilmavirta voi tulla sisään ja poistua nastaryhmästä helpommin. Jäähdytyslevyn pinta altistuu ilmalle nopeammalla virtausnopeudella, minkä seurauksena myös lämmönpoistokyky kasvaa huomattavasti. Tämä parannus on erityisen havaittavissa, kun ilmavirran nopeus on alhainen, koska mitä hitaampi ilmavirtausnopeus on, sitä vaikeampi on ympäröivän ilman päästä sisään jäähdytyselementin tappiryhmään. Siksi sarven muotoinen tappijäähdytyslevy sopii parhaiten ympäristöihin, joissa ilmannopeus on alhainen.