تحديات التبريد لمحطات 5G الأساسية
بحلول عام 2025 ، ستستهلك صناعة الاتصالات 20٪ من الكهرباء في العالم ، وفي شبكات الاتصالات المتنقلة ، تعد المحطات القاعدية مستهلكة كبيرة للكهرباء ، ويأتي حوالي 80٪ من استهلاك الطاقة من محطات قاعدية موزعة على نطاق واسع. يعني المزيد من المحطات الأساسية المشفرة استهلاكًا أعلى للطاقة ، وهو تحد كبير من حيث التكلفة يواجه شبكات الجيل الخامس.
من هيكل الطاقة ، يعني استهلاك الطاقة ارتفاع التكاليف وزيادة الضغط غير المباشر على التلوث البيئي.
من منظور التصميم الحراري ، تولد المحطة الأساسية مزيدًا من الحرارة ، وتزداد صعوبة التحكم في درجة الحرارة بشكل حاد.
يعرف المهندسون الذين عملوا في صناعة الاتصالات أن محطات الاتصالات الأساسية تُركب عادةً على إطارات حديدية على أسطح المباني والأماكن المرتفعة في الميدان. الحجم والوزن مهمان جدًا لراحة تركيب الجهاز.&مثل ؛ من قبيل الصدفة&مثل ؛ هي أن استهلاك الطاقة والحجم والوزن هي شروط حدود التصميم الأساسية في التصميم الحراري.
من عادات التصميم السابقة ، المحطة الأساسية عبارة عن جهاز تبديد حرارة طبيعي مغلق (تتطلب التطبيقات الخارجية مقاومة شديدة للماء والغبار). بعد انبعاث الحرارة من المكونات يوجد مكانان فقط:
1. يتم امتصاص الحرارة بواسطة الأجهزة الداخلية - يتم تحويل الحرارة إلى طاقة داخلية ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجهاز ؛
2. بسبب اختلاف درجة الحرارة ، يتم نقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة العالية إلى الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة - عندما تستقر درجة الحرارة ، يكون معدل نقل الحرارة=معدل توليد الحرارة
لتقليل حجم ووزن المنتجات ، تطور الطلب على التصميم الحراري لهذه المنتجات لزيادة كفاءة نقل الحرارة وتقليل مقاومة نقل الحرارة في نفس المكان. تنقسم مقاومة انتقال الحرارة هنا إلى مقاومة حرارية داخلية ومقاومة حرارية خارجية.
يتطلب تقليل المقاومة الحرارية الداخلية تصميم رقاقة معقولًا ، بحيث يكون مصدر الحرارة نفسه أقرب إلى غلاف تبديد الحرارة. هذا هو العمل التعاوني لمهندسي الأجهزة ومهندسي التصميم الحراري.
من وجهة نظر مادية ، يجب تطبيق مادة واجهة حرارية بين الرقاقة والمبيت. قد تعزز محطات 5G الأساسية تحسينًا كبيرًا في مادة الواجهة الحرارية ، والذي يتجلى في الجوانب التالية:
1. مطلوب أقل مقاومة حرارية ممكنة - موصلية حرارية أعلى وأفضل قابلية للبلل للواجهة ؛
2. تُستخدم محطات قاعدة الموثوقية في البيئات الخارجية المعقدة ، في جميع أنحاء العالم ، مع نطاق درجة حرارة من -40 درجة مئوية إلى 55 درجة مئوية ، ويصعب الحفاظ عليها بعد الفشل - الاستقرار الحراري الممتاز ، ومكافحة الترهل ، ومكافحة التشقق
3. تستخدم محطات قاعدة 5G القابلة للاستخدام كمية كبيرة من تبديد الحرارة ، وهناك متطلبات لأتمتة تجميع المواد والضغط الناتج في عملية التجميع.
كفاءة تبديد الحرارة الطبيعي محدودة. مع اقتراب جدار الطاقة ، يتم أيضًا دراسة تبريد الهواء والتبريد السائل للمحطات القاعدية. عندما يتم التحكم في درجة الحرارة بشكل جيد ، فلن يؤثر ذلك على موثوقية المنتج فحسب ، بل يقلل أيضًا من استهلاك الطاقة للجهاز.
سوف يرتفع استهلاك الطاقة الساكنة الناتج عن تيار التسرب بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة ، ومع تطور عملية تصنيع الرقائق ، يصبح حجم الترانزستور أصغر وأصغر ، وسيصبح تيار التسرب أكبر وأكبر.
هذا يعني أن تأثير درجة الحرارة على استهلاك طاقة الرقاقة سيصبح أكثر أهمية. إذا لم يتم التحكم في درجة الحرارة بشكل صحيح ، فسوف يزداد استهلاك الطاقة للمنتج ، مما سيزيد من ارتفاع درجة الحرارة ويتسبب في تدهور الدورة الحرارية للمنتج &.
في السنوات الأخيرة ، شكلت نفقات الكهرباء حوالي 20٪ من المشغلين&# 39 ؛ تكاليف صيانة الشبكة. ليس هناك شك في أن مشاكل الطاقة ستصبح ضغطًا كبيرًا على المشغلين للاستثمار في شبكات 5G.
يتعين على الحكومة والمشغلين وبائعي المعدات وشركات شبكات الطاقة العمل معًا لتقليل استهلاك الطاقة وتكاليف الكهرباء لمحطات 5G الأساسية.
