Thermische Herausforderungen von 5G-Stationen
Bis 2025 wird die Telekommunikationsbranche 20 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs verbrauchen, und im Mobilfunknetz sind Basisstationen die größten Stromverbraucher, und etwa 80 Prozent des Energieverbrauchs stammen von weit verteilten Basisstationen. Dichtere Basisstationen bedeuten einen höheren Energieverbrauch, was eine große Kostenherausforderung für 5G-Netze darstellt.
Energiestrukturell bedeutet der Stromverbrauch höhere Kosten und eine höhere indirekte Belastung der Umweltbelastung. Aus Sicht des thermischen Designs nimmt die Wärmeerzeugung der Basisstation zu, und die Schwierigkeit der Temperaturregelung nimmt plötzlich zu.
Ingenieure, die in der Kommunikationsbranche gearbeitet haben, wissen, dass Kommunikationsbasisstationen normalerweise auf Eisenrahmen auf den Dächern von Gebäuden und hohen Orten in freier Wildbahn installiert werden. Volumen und Gewicht sind entscheidend für die einfache Installation von Geräten. Zufälligerweise sind Stromverbrauch, Volumen und Gewicht alles Kerndesign-Randbedingungen im thermischen Design.
Aufgrund der bisherigen Konstruktionsgewohnheiten ist die Basisstation ein typisches geschlossenes natürliches Wärmeableitungsgerät (Außenanwendung erfordert strikte Wasser- und Staubdichtheit). Nachdem die Wärme von den Komponenten abgegeben wurde, gibt es nur noch zwei Stellen:
1. Absorbiert von internen Geräten - Wärme wird in interne Energie umgewandelt, wodurch die Temperatur des Geräts ansteigt;
2. Aufgrund des Temperaturunterschieds wird die Wärme vom Objekt mit hoher Temperatur auf das Objekt mit niedriger Temperatur übertragen - wenn die Temperatur stabil ist, ist die Wärmeübertragungsrate=die Wärmeerzeugungsrate.
Um das Volumen und Gewicht von Produkten zu reduzieren, hat sich die Nachfrage nach thermischem Design solcher Produkte entwickelt, um die Wärmeübertragungseffizienz zu maximieren und den Wärmeübertragungswärmewiderstand im gleichen Raum zu reduzieren. Der Wärmeübergangswärmewiderstand wird hier in Wärmeinnenwiderstand und Wärmeaußenwiderstand unterteilt.
Die Verringerung des thermischen Innenwiderstands erfordert ein vernünftiges Chip-Layout, damit die Wärmequelle selbst näher an der Wärmeableitungshülle liegt. Dies ist eine gemeinsame Anstrengung von Hardware-Ingenieuren und Wärmedesign-Ingenieuren.
Aus Materialsicht muss zwischen Chip und Gehäuse ein Wärmeleitmaterial aufgebracht werden. 5G-Basisstationen können eine große Verbesserung der thermischen Schnittstellenmaterialien fördern, die sich in den folgenden Aspekten widerspiegeln:
1. Möglichst geringer Wärmewiderstand – höhere Wärmeleitfähigkeit und bessere Grenzflächenbenetzung sind erforderlich;
2. Zuverlässigkeit – Basisstationen werden in komplexen Outdoor-Umgebungen auf der ganzen Welt mit einem Temperaturbereich von -40C~55C verwendet, und die Wartung ist nach Ausfällen schwierig – hervorragende thermische Stabilität, Anti-Sag, Anti-Cracking
3. Benutzerfreundlichkeit - 5G-Basisstationen werden in großem Umfang verwendet, und mehrere Chips teilen sich die Wärmeableitung des Gehäuses, was eine Automatisierung der Materialmontage und während des Montageprozesses erzeugte Belastungen erfordert.
Aus Sicht des Gehäuses wird der Stromverbrauch erhöht, und es muss eine vernünftigere Rippenform entworfen werden, um dem Materialniveau des hohen Stromverbrauchs der Basisstation zu entsprechen, und Materialien mit geringerer Dichte, besserer Wärmeleitfähigkeit und starker Korrosionsbeständigkeit sind geeignet erforderlich. Die Anwendung der Aufblasplatte in der Basisstation basiert auf ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit und geringen Dichte. Aufgrund der geringen Dichte und der hohen Wärmeleitfähigkeit wird die Anwendung von Zweiphasenströmungsprodukten in Basisstationen immer umfangreicher werden. Der Aufstieg des halbfesten Druckgusses und anderer Verfahren hat auch die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Druckgussgehäusematerialien gefördert.
Die Effizienz der natürlichen Wärmeabfuhr ist begrenzt. Mit der Leistungssteigerung werden auch Luftkühlung und Flüssigkeitskühlung von Basisstationen untersucht. Wenn die Temperatur gut kontrolliert wird, verbessert dies nicht nur die Zuverlässigkeit des Produkts, sondern reduziert auch den Stromverbrauch des Geräts.
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