يمكن أن يحسن تصميم الزعنفة على شكل قرن من كفاءة تبديد الحرارة للمشتت الحراري ذو زعنفة الدبوس

يمكن أن يحسن تصميم الزعنفة على شكل قرن من كفاءة تبديد الحرارة للمشتت الحراري ذو زعنفة الدبوس.

في السنوات الأخيرة ، تطورت وظائف FPGAs المتطورة بسرعة إلى ارتفاعات غير مسبوقة. لسوء الحظ ، أدى التطور السريع للوظائف أيضًا إلى زيادة الطلب على تبديد الحرارة. لذلك ، يحتاج المصممون إلى أحواض حرارية أكثر كفاءة لتوفير متطلبات تبريد كافية للدوائر المتكاملة.

من أجل تلبية الاحتياجات المذكورة أعلاه ، قدم موردو الإدارة الحرارية مجموعة متنوعة من حلول تصميم المشتت الحراري عالية الأداء التي يمكن أن توفر تأثير تبريد أقوى في ظل سعة معينة. يعتبر المبرد ذو الزعانف على شكل قرن أحد أهم التقنيات التي تم تقديمها في السنوات الأخيرة. تم تصميم هذا النوع من المشتت الحراري في الأصل لتبريد FPGA ، وبعض خصائصه تجعله مناسبًا بشكل خاص لبيئات FPGA العادية.

إدارة تبريد وتدفق هواء أفضل.

تم تجهيز المشتت الحراري ذو زعنفة الدبوس بسلسلة من المسامير الأسطوانية. كما هو موضح في الشكل 1 ، تعمل هذه المسامير كزعانف للمشتت الحراري ويتم ترتيبها في شكل مائل للخارج. نظرًا لبنيته الفيزيائية الفريدة ، تم تحسين المشتت الحراري على شكل زعنفة القرن لبيئات تدفق الهواء منخفضة ومتوسطة السرعة ، ويمكنه تحقيق تأثير تبريد غير مسبوق في هذه البيئة. يمكن أن تكون مادة هذا النوع من المشتت الحراري من النحاس أو الألومنيوم ، وتتراوح البصمة من 0.54 × 0.54 بوصة إلى 2.05 × 2.05 بوصة ، ويتراوح الارتفاع من أقل من نصف بوصة إلى ما يزيد قليلاً عن بوصة واحدة. هذا الحجم يمكن أن يلبي متطلبات الأحجام المختلفة من FPGAs.

إن المشتت الحراري على شكل زعنفة القرن هو تطور مشتق من المشتت الحراري التقليدي ، ويتم ترتيب الزعانف التقليدية عموديًا (انظر الشكل 2). من أجل فهم خصائص التبريد للمشتت الحراري ذو زعنفة الدبوس على شكل قرن ، يجب أن نفهم أولاً خصائص التبريد للرادياتير التقليدي. أداء التبريد للمشتت الحراري التقليدي جيد جدًا أيضًا ، وينعكس بشكل أساسي في المقاومة الحرارية المنخفضة. وحدة المقاومة الحرارية هي ° C / W ، والتي تستخدم لقياس عدد الدرجات المئوية (أعلى من درجة الحرارة المحيطة) التي يستهلكها الجهاز لكل واط من الطاقة لتسبب ارتفاع درجة الحرارة.

ترجع المقاومة الحرارية المنخفضة للمشتتات الحرارية التقليدية ذات الزعانف إلى الخصائص التالية: المسامير الأسطوانية ، والهيكل متعدد الاتجاهات لصفيف الدبوس ومساحة سطحه الكبيرة ، والتوصيل الحراري العالي للقاعدة والمسامير ، إلخ. يساعد على التحسين أداء المشتت الحراري. بالمقارنة مع الزعانف المربعة أو المستطيلة ، تتمتع المسامير الأسطوانية بمقاومة أقل لتدفق الهواء. إلى جانب الهيكل متعدد الاتجاهات لصفيف الدبوس ، فإنه يساعد تدفق الهواء المحيط على الدخول والخروج من مجموعة الدبوس بسهولة.

لتحقيق تأثير تبريد كبير ، يجب أن يحتوي المشتت الحراري على مساحة سطح كافية ، وإلا إذا كانت مساحة السطح صغيرة جدًا ، فلن يتمكن المشتت الحراري من تبديد الحرارة الكافية. في الوقت نفسه ، إذا كانت مساحة سطح المشتت الحراري أكبر (كلما زاد عدد المسامير التي يحتوي عليها) ، كلما كان من الصعب على تدفق الهواء المحيط الدخول إلى مجموعة الدبوس. لسوء الحظ ، إذا لم يتعرض المشتت الحراري بالكامل لتدفق الهواء المحيط ، بغض النظر عن حجم مساحة سطحه ، فلن يكون قادرًا على تبديد الحرارة بشكل فعال.

قم بتكبير تباعد الدبوس للسماح للهواء بالدوران بسهولة أكبر. يجب أن تكون السرعة التي يمر بها الهواء عبر المشتت الحراري قريبة من السرعة التي يدخل بها الهواء إلى المشتت الحراري.

من خلال جعل ترتيب الدبوس أكثر إحكاما لزيادة مساحة السطح ، يمكن تحسين أداء التبريد للمشتت الحراري. ومع ذلك ، فإن القيام بذلك سوف يعيق تدفق الهواء ، وبالتالي يقلل من أداء تبديد الحرارة. هذا تناقض متأصل يجب على الموردين مواجهته عند تصميم المشتتات الحرارية ذات المسمار الرأسي.

ومع ذلك ، من خلال ثني المسامير للخارج ، تتغلب المسامير على شكل قرن بشكل فعال على التناقض بين مساحة السطح وكثافة الدبوس. تزيد هذه الطريقة بشكل كبير من التباعد بين المسامير في منطقة معينة. لذلك ، يمكن أن يدخل تدفق الهواء المحيط ويخرج من مجموعة الدبوس بشكل أكثر ملاءمة. يتعرض سطح المشتت الحراري للهواء بمعدل تدفق أسرع ، ونتيجة لذلك تزداد قدرة تبديد الحرارة بشكل كبير. يكون هذا التحسن ملحوظًا بشكل خاص عندما تكون سرعة تدفق الهواء منخفضة ، لأنه كلما كانت سرعة تدفق الهواء أبطأ ، زادت صعوبة دخول الهواء المحيط إلى مجموعة دبوس المشتت الحراري. لذلك ، فإن المشتت الحراري على شكل قرن هو الأنسب للبيئات ذات سرعة الهواء المنخفضة.