Der Weg zur Verbesserung der thermischen Leistung von Pin-Fin-Kühlkörpern
In den letzten Jahren hat sich die Funktion von hochmodernen FPGAs schnell zu einer beispiellosen Höhe entwickelt. Leider hat die rasante Entwicklung der Funktionen auch den Bedarf an Wärmeabfuhr erhöht. Daher benötigen Designer effizientere Kühlkörper, um einen ausreichenden Kühlbedarf für integrierte Schaltungen bereitzustellen.
Um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen, haben die Anbieter von Wärmemanagement eine Vielzahl von Hochleistungs-Kühlkörperdesigns auf den Markt gebracht, die bei einer bestimmten Kapazität eine stärkere Kühlwirkung bieten können. Der hornförmige Pin-Fin-Kühler ist eine der wichtigeren Technologien, die in den letzten Jahren eingeführt wurden. Dieser Kühler wurde ursprünglich für die FPGA-Kühlung entwickelt, und einige seiner Eigenschaften machen ihn besonders geeignet für gewöhnliche FPGA-Umgebungen.
Der Kühlkörper mit hornförmigen Stiftrippen ist mit einer Reihe zylindrischer Stifte versehen. Wie im Bild unten gezeigt, sind diese Stifte als Rippen des Kühlkörpers nach außen angeordnet. Aufgrund seiner einzigartigen physikalischen Struktur ist der hornförmige Pin-Fin-Kühlkörper entsprechend der Luftströmungsumgebung mit mittlerer und niedriger Geschwindigkeit optimiert, wodurch in dieser Umgebung ein beispielloser Kühleffekt erzielt werden kann.
Der niedrige Wärmewiderstand des Pin-Fin-Kühlkörpers profitiert hauptsächlich von den folgenden Eigenschaften: zylindrischer Pin, omnidirektionale Struktur des Pin-Arrays und seine große Oberfläche sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit von Basis und Pin, die zur Verbesserung der Wärmeleistung beitragen Waschbecken. Im Vergleich zu quadratischen oder rechteckigen Rippen ist der Widerstand zylindrischer Stifte gegen Luftströmung gering, und die omnidirektionale Struktur der Stiftanordnung hilft der umgebenden Luft, in die und aus der Stiftanordnung zu strömen
bequem.
Um eine signifikante Kühlwirkung zu erzielen, muss der Kühlkörper über eine ausreichende Oberfläche verfügen. Andernfalls kann der Kühlkörper bei zu kleiner Oberfläche nicht genügend Wärme abgeben. Dies behindert jedoch den Luftstrom und verringert die Wärmeleistung. Dies ist der inhärente Widerspruch, dem sich Wärmetechniker bei der Entwicklung von Kühlkörpern mit vertikalen Stiften stellen müssen.
Indem der Stift nach außen gebogen wird, überwindet der Hornstift effektiv den Widerspruch zwischen Oberfläche und Stiftdichte. Dieses Verfahren erhöht den Abstand zwischen Stiften unter einem gegebenen Bereich erheblich. Daher kann der umgebende Luftstrom leichter in die Stiftanordnung eintreten und diese verlassen. Die Oberfläche des Kühlkörpers wird der Luft mit schnellerer Strömungsgeschwindigkeit ausgesetzt, und die Wärmeableitung wird stark erhöht. Diese Verbesserung ist besonders deutlich, wenn die Luftströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, denn je langsamer die Luftströmungsgeschwindigkeit ist, desto schwieriger ist es für die Umgebungsluft, in die Kühlkörperstiftanordnung einzudringen. Daher ist der Hornstift-Kühlkörper am besten in Umgebungen mit niedriger Luftströmungsgeschwindigkeit geeignet.
