El disseny de l'aleta en forma de banya pot millorar l'eficiència de dissipació de calor del dissipador de calor de l'aleta
El disseny de l'aleta en forma de banya pot millorar l'eficiència de dissipació de calor del dissipador de calor de l'aleta.
En els últims anys, les funcions dels FPGA d'avantguarda s'han desenvolupat ràpidament a cotes sense precedents. Malauradament, el ràpid desenvolupament de les funcions també ha augmentat la demanda de dissipació de calor. Per tant, els dissenyadors necessiten dissipadors de calor més eficients per proporcionar suficients requisits de refrigeració per als circuits integrats.
Per tal de satisfer les necessitats anteriors, els proveïdors de gestió tèrmica han introduït una varietat de solucions de disseny de dissipador de calor d'alt rendiment que poden proporcionar un efecte de refrigeració més fort amb una capacitat determinada. El radiador d'aleta en forma de banya és una de les tecnologies més importants introduïdes en els darrers anys. Aquest tipus de dissipador de calor es va dissenyar originalment per a la refrigeració FPGA, i algunes de les seves característiques el fan especialment adequat per a entorns FPGA normals.
Millor gestió de la refrigeració i el flux d'aire.
El dissipador de calor d'aleta acampanada està equipat amb una sèrie de passadors cilíndrics. Com es mostra a la figura 1, aquestes agulles serveixen com a aletes per al dissipador de calor i estan disposades en una forma inclinada cap a l'exterior. A causa de la seva estructura física única, el dissipador de calor de l'aleta en forma de banya està optimitzat per a entorns de flux d'aire de velocitat baixa i mitjana, i pot aconseguir un efecte de refrigeració sense precedents en aquest entorn. El material d'aquest tipus de dissipador de calor pot ser coure o alumini, i la petjada oscil·la entre 0,54 × 0,54 polzades fins a 2,05 × 2,05 polzades, i l'alçada oscil·la entre menys de mitja polzada fins a poc més d'una polzada. Aquesta mida pot satisfer els requisits de diverses mides d'FPGA.
El dissipador de calor de l'aleta en forma de banya és un desenvolupament derivat del dissipador de calor tradicional i les aletes tradicionals estan disposades verticalment (vegeu la figura 2). Per entendre les característiques de refrigeració del dissipador de calor de l'aleta del pin en forma de banya, primer hauríem d'entendre les propietats de refrigeració del radiador tradicional. El rendiment de refrigeració del dissipador de calor tradicional també és molt bo, reflectit principalment en la baixa resistència tèrmica. La unitat de resistència tèrmica és °C/W, que s'utilitza per mesurar el nombre de graus Celsius (superior a la temperatura ambient) que consumeix el dispositiu per watt de potència per fer que la temperatura augmenti.
La baixa resistència tèrmica dels dissipadors de calor tradicionals de pin-fin es deu principalment a les següents característiques: pins cilíndrics, l'estructura omnidireccional de la matriu de pins i la seva gran superfície, i l'alta conductivitat tèrmica de la base i els pins, etc. Ajuda a millorar el rendiment del dissipador de calor. En comparació amb les aletes quadrades o rectangulars, els pins cilíndrics tenen menor resistència al flux d'aire. Junt amb l'estructura omnidireccional de la matriu de pins, ajuda al flux d'aire circumdant a entrar i sortir fàcilment de la matriu de pins.
Per aconseguir un efecte de refrigeració important, el dissipador de calor ha de tenir una superfície suficient, en cas contrari, si la superfície és massa petita, el dissipador de calor no pot dissipar prou calor. Al mateix temps, si la superfície del dissipador de calor és més gran (com més pins conté), més difícil serà que el flux d'aire circumdant entri a la matriu de pins. Malauradament, si el dissipador de calor no està totalment exposat al flux d'aire circumdant, per gran que sigui la seva superfície, no serà capaç de dissipar la calor de manera efectiva.
Amplieu l'espai entre els pins per permetre que l'aire circuli més fàcilment. La velocitat a la qual l'aire passa pel dissipador de calor hauria d'estar propera a la velocitat a la qual l'aire entra al dissipador de calor.
En fer que la disposició dels pins sigui més compacta per augmentar la superfície, es pot millorar el rendiment de refrigeració del dissipador de calor. Tanmateix, fer-ho dificultarà el flux d'aire, reduint així el rendiment de dissipació de calor. Aquesta és una contradicció inherent a la qual s'han d'enfrontar els proveïdors a l'hora de dissenyar dissipadors de calor verticals.
Tanmateix, en doblegar les agulles cap a fora, les agulles en forma de banya superen eficaçment la contradicció entre la superfície i la densitat de les agulles. Aquest mètode augmenta molt l'espai entre els pins en una àrea determinada. Per tant, el flux d'aire circumdant pot entrar i sortir de la matriu de pins de manera més còmoda. La superfície del dissipador de calor s'exposa a l'aire amb un cabal més ràpid i, com a resultat, la capacitat de dissipació de calor també augmenta molt. Aquesta millora és especialment notable quan la velocitat del flux d'aire és baixa, perquè com més lenta sigui la velocitat del flux d'aire, més difícil serà que l'aire circumdant entri a la matriu de pins del dissipador de calor. Per tant, el dissipador de calor en forma de banya és el més adequat per a entorns amb baixa velocitat d'aire.
