Cách cải thiện hiệu suất nhiệt của tản nhiệt vây chân LED
Trong những năm gần đây, chức năng của FPGA tiên tiến đã phát triển nhanh chóng đến một tầm cao chưa từng thấy. Thật không may, sự phát triển nhanh chóng của các chức năng cũng làm tăng nhu cầu tản nhiệt. Do đó, các nhà thiết kế cần có những bộ tản nhiệt hiệu quả hơn để cung cấp đủ nhu cầu làm mát cho mạch tích hợp.
Để đáp ứng các yêu cầu trên, các nhà cung cấp thiết bị quản lý nhiệt đã đưa ra nhiều thiết kế tản nhiệt hiệu suất cao có thể mang lại hiệu quả làm mát mạnh hơn trong một công suất nhất định. Bộ tản nhiệt vây pin hình sừng là một trong những công nghệ quan trọng hơn được giới thiệu trong những năm gần đây. Bộ tản nhiệt này ban đầu được thiết kế để làm mát FPGA và một số đặc điểm của nó làm cho nó đặc biệt phù hợp với môi trường FPGA thông thường.
Tản nhiệt vây pin hình sừng được cung cấp với một loạt các chốt hình trụ. Như minh họa trong hình bên dưới, các chân cắm này được bố trí hướng ra ngoài như các cánh tản nhiệt. Do cấu trúc vật lý độc đáo của nó, tản nhiệt vây pin hình sừng được tối ưu hóa theo môi trường luồng không khí tốc độ trung bình và thấp, có thể đạt được hiệu quả làm mát chưa từng có trong môi trường này.
Khả năng chịu nhiệt thấp của tản nhiệt dạng vây pin chủ yếu được hưởng lợi từ các đặc điểm sau: chốt hình trụ, cấu trúc đa hướng của mảng chốt và diện tích bề mặt lớn, cũng như khả năng dẫn nhiệt cao của đế và chốt, giúp cải thiện hiệu suất tản nhiệt bồn rửa. So với vây hình vuông hoặc hình chữ nhật, sức cản của các chốt hình trụ đối với luồng không khí thấp và cấu trúc đa hướng của mảng chốt giúp không khí xung quanh lưu thông vào và ra khỏi mảng chốt một cách thuận tiện.
Để đạt được hiệu quả làm mát đáng kể, tản nhiệt phải có đủ diện tích bề mặt. Mặt khác, nếu diện tích bề mặt quá nhỏ, bộ tản nhiệt không thể tỏa đủ nhiệt. Tuy nhiên, điều này sẽ cản trở luồng không khí và giảm hiệu suất nhiệt. Đây là mâu thuẫn cố hữu mà các kỹ sư nhiệt phải đối mặt khi thiết kế tản nhiệt pin dọc.
Bằng cách bẻ cong chốt ra ngoài, chốt sừng khắc phục hiệu quả mâu thuẫn giữa diện tích bề mặt và mật độ chốt. Phương pháp này làm tăng đáng kể khoảng cách giữa các chân trong một khu vực nhất định. Do đó, luồng không khí xung quanh có thể dễ dàng đi vào và thoát ra khỏi mảng chốt. Bề mặt của tản nhiệt tiếp xúc với không khí với tốc độ dòng chảy nhanh hơn và khả năng tản nhiệt tăng lên rất nhiều. Sự cải thiện này đặc biệt rõ ràng khi tốc độ luồng không khí thấp, bởi vì tốc độ luồng không khí càng chậm thì không khí xung quanh càng khó đi vào mảng pin tản nhiệt. Do đó, tản nhiệt pin sừng phù hợp nhất trong môi trường có tốc độ dòng khí thấp.
