Prinzip des thermischen Designs von 5G-Telekommunikationsgeräten
Im Vergleich zu 4G erhöht sich 5G um mindestens das 9- bis 10-fache. Im Zeitalter des 5G-Netzwerks ist jede 5G-Lösung untrennbar mit 5G-Kommunikationsgeräten verbunden, und 5G stellt immer höhere Anforderungen an optische Geräte, wie z. B. geringes Volumen, hohe Integration, hohe Rate und geringer Stromverbrauch. Die am häufigsten verwendeten Geräteraten für die 5G-Vorwärts-, Mittel- und Rückwärtsübertragung sind optische 25G-, 50G-, 100G-, 200G- und 400G-Geräte. Unter ihnen sind optische 25G- und 100G-Geräte die am häufigsten verwendeten 5G-Kommunikationsgeräte.
Mit der höheren Geschwindigkeit und dem kleineren Volumen ist dies der unvermeidliche Trend der Entwicklung optischer Geräte. Gleichzeitig bringt es auch höhere Anforderungen an das interne Wärmemanagement optischer Geräte mit sich. Die schnelle und effektive Wärmeableitung ist ein ernst zu nehmendes Problem.
Warum ist thermisches Design erforderlich:
Wie wir alle wissen, wird unser photoelektrischer Chip, wenn er funktioniert, nicht 100 Prozent des eingespeisten Stroms in optoelektronische Ausgangsleistung umwandeln, und ein Teil davon wird als Energieverlust in Form von Wärme verwendet. Wenn sich weiterhin viel Wärme ansammelt und nicht rechtzeitig abgeführt werden kann, hat dies viele nachteilige Auswirkungen auf die Leistung von Komponenten. Generell sinkt mit steigender Temperatur der Widerstandswert und die Lebensdauer der Geräte wird reduziert, Leistungsschwäche, alternde Materialien und beschädigte Bauteile; Darüber hinaus führt eine hohe Temperatur auch zu Spannungen und Verformungen des Materials, wodurch die Zuverlässigkeit und Fehlfunktion des Geräts verringert werden.
Es gibt drei grundlegende Arten der Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmestrahlung.
Wärmeleitung:
Der Chip leitet Wärme durch den Kühlkörper an der Unterseite ab, und das optische Gerät kontaktiert die Hülle zur Wärmeableitung durch Wärmeableitungs-Silikonfett, die alle zur Wärmeleitung gehören.
Wärmekonvektion:
Die natürliche Konvektion nutzt hauptsächlich die Auftriebskraft, die durch den Unterschied der Fluiddichte bei hoher und niedriger Temperatur verursacht wird, um Wärme auszutauschen. Es ist eine passive Wärmeableitungsmethode, die für Umgebungen mit niedrigem Heizwert geeignet ist. In Mobiltelefonen, optischen Modulen und anderen Endgeräten wird hauptsächlich die Wärmeübertragung durch natürliche Konvektion verwendet.
Zwangskonvektionswärmeübertragung ist eine effiziente Wärmeableitungsmethode, die durch Beschleunigung des Flüssigkeitswärmeaustauschs durch externe Energiequellen wie Pumpen und Lüfter verursacht wird, was zusätzliche wirtschaftliche Investitionen erfordert. Es ist für die Situation mit großem Heizwert und schlechter Wärmeableitung geeignet; Lüfterkühlung wird normalerweise für optische Module verwendet, die in Schränken oder Schaltern arbeiten, was eine typische erzwungene Wärmeübertragung durch Konvektion ist.
Wärmestrahlung:
Der Prozess der Energieübertragung durch elektromagnetische Wellen. Wärmestrahlung ist der Prozess der Emission elektromagnetischer Wellen, wenn die Temperatur eines Objekts höher als der absolute Nullpunkt ist. Die Übertragung von Wärme zwischen zwei Objekten durch Wärmestrahlung wird als Strahlungswärmeübertragung bezeichnet. Diese Wärmeableitungsmethode wird wegen ihres geringen Wirkungsgrads im thermischen Design weniger verwendet.
