Thiết kế vây hình sừng có thể cải thiện hiệu quả tản nhiệt của tản nhiệt vây pin
Thiết kế vây hình sừng có thể cải thiện hiệu quả tản nhiệt của tản nhiệt vây pin.
Trong những năm gần đây, các chức năng của FPGA tiên tiến đã nhanh chóng phát triển lên một tầm cao chưa từng thấy. Thật không may, sự phát triển nhanh chóng của các chức năng cũng đã làm tăng nhu cầu tản nhiệt. Do đó, các nhà thiết kế cần các bộ tản nhiệt hiệu quả hơn để cung cấp đủ yêu cầu làm mát cho các mạch tích hợp.
Để đáp ứng nhu cầu trên, các nhà cung cấp thiết bị quản lý nhiệt đã đưa ra nhiều giải pháp thiết kế tản nhiệt hiệu suất cao có thể mang lại hiệu quả làm mát mạnh hơn dưới một công suất nhất định. Bộ tản nhiệt vây pin hình sừng là một trong những công nghệ quan trọng được giới thiệu trong những năm gần đây. Loại tản nhiệt này ban đầu được thiết kế để làm mát FPGA, và một số đặc điểm của nó khiến nó đặc biệt phù hợp với môi trường FPGA thông thường.
Làm mát và quản lý luồng không khí tốt hơn.
Tản nhiệt dạng vây chân loe được trang bị một loạt chân trụ. Như trong Hình 1, các chân này đóng vai trò là các cánh tản nhiệt và được sắp xếp theo hình dạng nghiêng ra bên ngoài. Do cấu trúc vật lý độc đáo của nó, tản nhiệt vây pin hình sừng được tối ưu hóa cho môi trường luồng không khí tốc độ thấp và trung bình, và nó có thể đạt được hiệu quả làm mát chưa từng có trong môi trường này. Chất liệu của loại tản nhiệt này có thể là đồng hoặc nhôm, kích thước chân đế từ 0,54 × 0,54 inch đến 2,05 × 2,05 inch, chiều cao dao động từ dưới nửa inch đến chỉ hơn một inch. Kích thước này có thể đáp ứng các yêu cầu về kích thước khác nhau của FPGA.
Tản nhiệt dạng vây pin hình sừng là sự phát triển phái sinh của tản nhiệt truyền thống và các cánh tản nhiệt truyền thống được bố trí theo chiều dọc (xem Hình 2). Để hiểu được đặc tính làm mát của tản nhiệt dạng vây pin hình sừng, trước tiên chúng ta nên hiểu đặc tính làm mát của tản nhiệt truyền thống. Hiệu suất làm mát của tản nhiệt truyền thống cũng rất tốt, thể hiện chủ yếu ở khả năng chịu nhiệt thấp. Đơn vị đo nhiệt trở là ° C / W, được dùng để đo số độ C (cao hơn nhiệt độ môi trường) mà thiết bị tiêu thụ trên mỗi watt điện để làm nhiệt độ tăng lên.
Khả năng chịu nhiệt thấp của tản nhiệt dạng vây pin truyền thống chủ yếu là do các đặc điểm sau: chân hình trụ, cấu trúc đa hướng của mảng chân cắm và diện tích bề mặt lớn, và độ dẫn nhiệt cao của đế và chân cắm, v.v. Giúp cải thiện hiệu suất của tản nhiệt. So với các vây hình vuông hoặc hình chữ nhật, các chân hình trụ có khả năng cản trở luồng không khí thấp hơn. Cùng với cấu trúc đa hướng của mảng ghim, giúp luồng không khí xung quanh đi vào và thoát ra khỏi mảng ghim một cách dễ dàng.
Để đạt được hiệu quả làm mát đáng kể, bộ tản nhiệt phải có đủ diện tích bề mặt, nếu không, nếu diện tích bề mặt quá nhỏ, bộ tản nhiệt không thể tản đủ nhiệt. Đồng thời, nếu diện tích bề mặt của tản nhiệt càng lớn (càng chứa nhiều chân cắm) thì luồng không khí xung quanh càng khó đi vào mảng chân cắm. Thật không may, nếu đế tản nhiệt không được tiếp xúc hoàn toàn với luồng không khí xung quanh thì dù diện tích bề mặt lớn đến đâu, nó cũng sẽ không thể tản nhiệt hiệu quả.
Mở rộng khoảng cách giữa các chốt để không khí lưu thông dễ dàng hơn. Tốc độ không khí đi qua bộ tản nhiệt phải gần với tốc độ không khí đi vào bộ tản nhiệt.
Bằng cách sắp xếp chân cắm gọn gàng hơn để tăng diện tích bề mặt, hiệu suất làm mát của tản nhiệt có thể được cải thiện. Tuy nhiên, làm như vậy sẽ cản trở luồng gió lưu thông, từ đó làm giảm hiệu suất tản nhiệt. Đây là một mâu thuẫn cố hữu mà các nhà cung cấp phải đối mặt khi thiết kế tản nhiệt pin đứng.
Tuy nhiên, bằng cách uốn cong các ghim ra ngoài, các ghim hình sừng đã khắc phục hiệu quả sự mâu thuẫn giữa diện tích bề mặt và mật độ ghim. 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 vào và ra khỏi mảng pin thuận tiện hơn. Bề mặt tản nhiệt tiếp xúc với không khí với tốc độ dòng chảy nhanh hơn, khả năng tản nhiệt cũng nhờ đó mà tăng lên rất nhiều. Cải tiến này đặc biệt đáng chú ý khi tốc độ dòng khí thấp, vì tốc độ dòng khí càng chậm, không khí xung quanh càng khó đi vào mảng pin tản nhiệt. Do đó, tản nhiệt dạng pin còi phù hợp nhất với môi trường có vận tốc gió thấp.
