Wyzwania związane z chłodzeniem stacji bazowych 5G

Do 2025 roku branża telekomunikacyjna będzie zużywać 20% światowej' energii elektrycznej, aw sieciach telefonii komórkowej stacje bazowe są dużymi konsumentami energii elektrycznej, a około 80% zużycia energii pochodzi z szeroko rozproszonych stacji bazowych. Więcej szyfrowanych stacji bazowych oznacza wyższe zużycie energii, co jest głównym wyzwaniem kosztowym sieci 5G.

Ze struktury energetycznej zużycie energii oznacza wyższe koszty i większą pośrednią presję na zanieczyszczenie środowiska.

Z punktu widzenia konstrukcji termicznej stacja bazowa generuje więcej ciepła, a trudność kontroli temperatury gwałtownie wzrasta.

Inżynierowie, którzy pracowali w branży komunikacyjnej wiedzą, że komunikacyjne stacje bazowe są zwykle instalowane na żelaznych ramach na dachach budynków i wysoko położonych miejscach w terenie. Rozmiar i waga są bardzo ważne dla wygody instalacji sprzętu."Przypadkowo" jest to, że zużycie energii, objętość i waga są podstawowymi warunkami brzegowymi w projektowaniu termicznym.

Z poprzednich nawyków projektowych, stacja bazowa jest typowym zamkniętym urządzeniem do naturalnego rozpraszania ciepła (zastosowania zewnętrzne wymagają ścisłej wodoodporności i pyłoszczelności). Po oddaniu ciepła z komponentów są tylko dwa miejsca:

1. Pochłonięte przez urządzenia wewnętrzne - ciepło jest przekształcane w energię wewnętrzną, powodując wzrost temperatury urządzenia;

2. Ze względu na różnicę temperatur ciepło jest przenoszone z obiektu o wysokiej temperaturze do obiektu o niskiej temperaturze - gdy temperatura ustabilizuje się, szybkość wymiany ciepła=szybkość wytwarzania ciepła

Aby zmniejszyć objętość i wagę produktów, zapotrzebowanie na konstrukcję termiczną takich produktów ewoluowało, aby zmaksymalizować wydajność wymiany ciepła i zmniejszyć opór wymiany ciepła w tej samej przestrzeni. Opór przenoszenia ciepła dzieli się tutaj na wewnętrzny opór cieplny i zewnętrzny opór cieplny.

Zmniejszenie wewnętrznego oporu cieplnego wymaga rozsądnego układu chipów, tak aby samo źródło ciepła znajdowało się bliżej powłoki rozpraszającej ciepło. Jest to wspólna praca inżynierów sprzętu i projektantów termicznych.

Z materialnego punktu widzenia, między chipem a obudową należy zastosować materiał termoprzewodzący. Stacje bazowe 5G mogą promować ogromną poprawę w materiale interfejsu termicznego, co przejawia się w następujących aspektach:

1. Wymagany jest najniższy możliwy opór cieplny - wyższa przewodność cieplna i lepsza zwilżalność powierzchni styku;

2. Niezawodne stacje bazowe są używane w złożonych środowiskach zewnętrznych na całym świecie, w zakresie temperatur -40C ~ 55C, trudne do utrzymania po awarii, doskonała stabilność termiczna, zapobieganie opadaniu i pękaniu

3. Użyteczność Stacje bazowe 5G wykorzystują dużą ilość rozpraszania ciepła, a ponadto istnieją wymagania dotyczące automatyzacji montażu materiałów i naprężeń generowanych w procesie montażu.

Wydajność naturalnego rozpraszania ciepła jest ograniczona. Wraz z podejściem do ściany energetycznej badane są również chłodzenie powietrzem i chłodzenie cieczą stacji bazowych. Dobrze kontrolowana temperatura wpłynie nie tylko na niezawodność produktu, ale także zmniejszy zużycie energii przez urządzenie.

Statyczny pobór mocy spowodowany przez prąd upływu gwałtownie wzrośnie wraz ze wzrostem temperatury, a wraz z ewolucją procesu produkcji chipów rozmiar tranzystora będzie coraz mniejszy, a prąd upływu będzie coraz większy.

Oznacza to, że wpływ temperatury na zużycie energii przez chip będzie nabierał coraz większego znaczenia. Jeśli temperatura nie jest odpowiednio kontrolowana, zużycie energii przez produkt wzrośnie, co spowoduje dalsze nagrzewanie się i pogorszenie cyklu termicznego produktu'.

W ostatnich latach wydatki na energię elektryczną stanowiły około 20% operatorów' koszty utrzymania sieci. Nie ma wątpliwości, że problemy z zasilaniem staną się ogromną presją na operatorów do inwestowania w sieci 5G.

Rząd, operatorzy, dostawcy sprzętu i firmy zajmujące się sieciami energetycznymi muszą współpracować, aby zmniejszyć zużycie energii i koszty energii elektrycznej przez stacje bazowe 5G.