Konstrukcja płetwy w kształcie rogu może poprawić wydajność rozpraszania ciepła przez radiator z płetwą szpilkową
Konstrukcja płetwy w kształcie rogu może poprawić wydajność rozpraszania ciepła przez radiator z płetwą szpilkową.
W ostatnich latach funkcje najnowocześniejszych układów FPGA szybko rozwinęły się do niespotykanych dotąd poziomów. Niestety szybki rozwój funkcji spowodował również wzrost zapotrzebowania na odprowadzanie ciepła. Dlatego projektanci potrzebują bardziej wydajnych radiatorów, aby zapewnić wystarczające wymagania dotyczące chłodzenia układów scalonych.
Aby sprostać powyższym potrzebom, dostawcy systemów zarządzania ciepłem wprowadzili szereg wysokowydajnych rozwiązań konstrukcyjnych radiatora, które mogą zapewnić silniejszy efekt chłodzenia przy danej wydajności. Promiennik żebrowy w kształcie roga to jedna z ważniejszych technologii wprowadzonych w ostatnich latach. Ten rodzaj radiatora został pierwotnie zaprojektowany do chłodzenia FPGA, a niektóre jego cechy sprawiają, że szczególnie nadaje się do zwykłych środowisk FPGA.
Lepsze zarządzanie chłodzeniem i przepływem powietrza.
Radiator żeberkowy z kloszem wyposażony jest w szereg cylindrycznych szpilek. Jak pokazano na rysunku 1, kołki te służą jako żebra radiatora i są ułożone w kształcie nachylonym na zewnątrz. Ze względu na swoją unikalną strukturę fizyczną, radiator z żebrami w kształcie rogów jest zoptymalizowany do pracy w środowiskach o niskiej i średniej prędkości przepływu powietrza i może osiągnąć niespotykany dotąd efekt chłodzenia w tym środowisku. Materiałem tego typu radiatora może być miedź lub aluminium, a jego powierzchnia wynosi od 0,54×0,54 cala do 2,05×2,05 cala, a wysokość waha się od mniej niż pół cala do nieco ponad jednego cala. Ten rozmiar może spełnić wymagania różnych rozmiarów FPGA.
Radiator żeberkowy w kształcie rogowej szpilki jest pochodną rozwinięcia tradycyjnego radiatora, a tradycyjne żeberka są ułożone pionowo (patrz Rysunek 2). Aby zrozumieć charakterystykę chłodzenia radiatora z żebrami w kształcie rogów, powinniśmy najpierw zrozumieć właściwości chłodzące tradycyjnego radiatora. Wydajność chłodzenia tradycyjnego radiatora jest również bardzo dobra, co odzwierciedla się głównie w niskiej odporności termicznej. Jednostką oporu cieplnego jest °C/W, która służy do pomiaru liczby stopni Celsjusza (wyższej niż temperatura otoczenia), które urządzenie zużywa na wat energii, aby spowodować wzrost temperatury.
Niski opór cieplny tradycyjnych radiatorów pin-fin wynika głównie z następujących cech: cylindryczne piny, dookólna struktura układu pinów i jego duża powierzchnia oraz wysoka przewodność cieplna podstawy i pinów itp. wydajność radiatora. W porównaniu z lamelami kwadratowymi lub prostokątnymi, kołki cylindryczne mają mniejszy opór na przepływ powietrza. W połączeniu z wielokierunkową strukturą układu pinów, ułatwia otaczającemu przepływowi powietrza łatwe wejście i wyjście z tablicy pinów.
Aby osiągnąć znaczący efekt chłodzenia, radiator musi mieć wystarczającą powierzchnię, w przeciwnym razie, jeśli powierzchnia jest zbyt mała, radiator nie może odprowadzić wystarczającej ilości ciepła. Jednocześnie, jeśli powierzchnia radiatora jest większa (im więcej zawiera styków), tym trudniej jest przepływowi otaczającego powietrza dostać się do układu styków. Niestety, jeśli radiator nie zostanie w pełni wystawiony na przepływ otaczającego powietrza, bez względu na jego powierzchnię, nie będzie w stanie skutecznie rozproszyć ciepła.
Zwiększ rozstaw pinów, aby ułatwić cyrkulację powietrza. Prędkość, z jaką powietrze przepływa przez radiator, powinna być zbliżona do prędkości, z jaką powietrze wchodzi do radiatora.
Poprzez uczynienie układu kołków bardziej zwartym w celu zwiększenia powierzchni, można poprawić wydajność chłodzenia radiatora. Spowoduje to jednak utrudnienie przepływu powietrza, zmniejszając w ten sposób wydajność rozpraszania ciepła. Jest to nieodłączna sprzeczność, z którą muszą się zmierzyć dostawcy, projektując pionowe radiatory pinowe.
Jednak poprzez wygięcie kołków na zewnątrz, kołki w kształcie rogów skutecznie pokonują sprzeczność między polem powierzchni a gęstością kołków. Ta metoda znacznie zwiększa odstępy między pinami w danym obszarze.
Dlatego otaczający przepływ powietrza może wygodniej wchodzić i wychodzić z układu pinów. Powierzchnia radiatora jest wystawiona na działanie powietrza o szybszym natężeniu przepływu, dzięki czemu znacznie wzrasta również zdolność rozpraszania ciepła. Ta poprawa jest szczególnie zauważalna, gdy prędkość przepływu powietrza jest niska, ponieważ im mniejsza prędkość przepływu powietrza, tym trudniejsze jest dostanie się otaczającego powietrza do układu styków radiatora. Dlatego radiator w kształcie rogowej szpilki jest najbardziej odpowiedni do środowisk o niskiej prędkości powietrza.
