Das hornförmige Fin-Design kann die Wärmeableitungseffizienz des Pin-Fin-Kühlkörpers verbessern
Das hornförmige Rippendesign kann die Wärmeableitungseffizienz des Pin-Rippen-Kühlkörpers verbessern.
In den letzten Jahren haben sich die Funktionen modernster FPGAs rasant zu ungeahnten Höhen entwickelt. Leider hat die rasante Entwicklung der Funktionen auch die Nachfrage nach Wärmeableitung erhöht. Daher benötigen Designer effizientere Kühlkörper, um ausreichende Kühlanforderungen für integrierte Schaltungen bereitzustellen.
Um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen, haben Anbieter von Wärmemanagement eine Vielzahl von Hochleistungs-Kühlkörper-Designlösungen eingeführt, die bei einer gegebenen Kapazität eine stärkere Kühlwirkung bieten können. Der hornförmige Pin-Fin-Radiator ist eine der wichtigsten Technologien, die in den letzten Jahren eingeführt wurden. Diese Art von Kühlkörper wurde ursprünglich für die FPGA-Kühlung entwickelt und eignet sich aufgrund einiger seiner Eigenschaften besonders für normale FPGA-Umgebungen.
Besseres Kühl- und Luftstrommanagement.
Der Kühlkörper mit aufgeweiteten Stiftrippen ist mit einer Reihe von zylindrischen Stiften ausgestattet. Wie in 1 gezeigt, dienen diese Stifte als Rippen für den Kühlkörper und sind in einer nach außen geneigten Form angeordnet. Aufgrund seiner einzigartigen physikalischen Struktur ist der hornförmige Pin-Fin-Kühlkörper für Umgebungen mit niedrigem und mittlerem Luftstrom optimiert und kann in dieser Umgebung einen beispiellosen Kühleffekt erzielen. Das Material dieser Art von Kühlkörper kann Kupfer oder Aluminium sein, und die Grundfläche reicht von 0,54 × 0,54 Zoll bis 2,05 × 2,05 Zoll und die Höhe reicht von weniger als einem halben Zoll bis etwas mehr als einem Zoll. Diese Größe kann die Anforderungen verschiedener Größen von FPGAs erfüllen.
Der hornförmige Pin-Fin-Kühlkörper ist eine Weiterentwicklung des herkömmlichen Kühlkörpers, und die traditionellen Rippen sind vertikal angeordnet (siehe Abbildung 2). Um die Kühleigenschaften des hornförmigen Pin-Fin-Kühlkörpers zu verstehen, sollten wir zunächst die Kühleigenschaften des herkömmlichen Kühlers verstehen. Auch die Kühlleistung des herkömmlichen Kühlkörpers ist sehr gut, was sich vor allem im geringen Wärmewiderstand widerspiegelt. Die Einheit des thermischen Widerstands ist °C/W, die verwendet wird, um die Anzahl der Grad Celsius (höher als die Umgebungstemperatur) zu messen, die das Gerät pro Watt Leistung verbraucht, um die Temperatur zu erhöhen.
Der geringe Wärmewiderstand herkömmlicher Pin-Fin-Kühlkörper ist hauptsächlich auf folgende Eigenschaften zurückzuführen: zylindrische Pins, die omnidirektionale Struktur des Pin-Arrays und seine große Oberfläche sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit von Sockel und Pins usw. Hilft bei der Verbesserung die Leistung des Kühlkörpers. Im Vergleich zu quadratischen oder rechteckigen Rippen haben zylindrische Stifte einen geringeren Widerstand gegen den Luftstrom. In Verbindung mit der omnidirektionalen Struktur des Pin-Arrays trägt es dazu bei, dass der umgebende Luftstrom leicht in das Pin-Array ein- und austritt.
Um eine signifikante Kühlwirkung zu erzielen, muss der Kühlkörper eine ausreichende Oberfläche aufweisen, da der Kühlkörper sonst bei zu geringer Oberfläche nicht genügend Wärme abführen kann. Gleichzeitig ist es umso schwieriger für den umgebenden Luftstrom, in das Pin-Array einzudringen, wenn die Oberfläche des Kühlkörpers größer ist (je mehr Pins er enthält). Wenn der Kühlkörper dem umgebenden Luftstrom nicht vollständig ausgesetzt ist, kann er die Wärme leider nicht effektiv abführen, egal wie groß seine Oberfläche ist.
Vergrößern Sie den Stiftabstand, damit die Luft besser zirkulieren kann. Die Geschwindigkeit, mit der die Luft durch den Kühlkörper strömt, sollte nahe der Geschwindigkeit sein, mit der die Luft in den Kühlkörper eintritt.
Indem die Stiftanordnung kompakter gemacht wird, um die Oberfläche zu vergrößern, kann die Kühlleistung des Kühlkörpers verbessert werden. Dadurch wird jedoch der Luftstrom behindert, wodurch die Wärmeableitungsleistung verringert wird. Dies ist ein inhärenter Widerspruch, dem sich Zulieferer bei der Entwicklung von vertikalen Pin-Kühlkörpern stellen müssen.
Durch Biegen der Stifte nach außen überwinden die hornförmigen Stifte jedoch effektiv den Widerspruch zwischen Oberfläche und Stiftdichte. Dieses Verfahren erhöht den Abstand zwischen den Stiften in einem bestimmten Bereich stark.
Daher kann der umgebende Luftstrom bequemer in die Stiftanordnung eintreten und diese verlassen. Die Oberfläche des Kühlkörpers wird mit einer schnelleren Strömungsgeschwindigkeit der Luft ausgesetzt, wodurch auch die Wärmeableitungskapazität stark erhöht wird. Diese Verbesserung macht sich besonders bei niedriger Luftströmungsgeschwindigkeit bemerkbar, denn je geringer die Luftströmungsgeschwindigkeit, desto schwieriger ist es für die umgebende Luft, in das Pin-Array des Kühlkörpers einzudringen. Daher ist der hornförmige Stiftkühlkörper am besten für Umgebungen mit niedriger Luftgeschwindigkeit geeignet.
