теплоотвод

Нестандартное решение проблем теплоотвода

Опубликовано в номере:
PDF версия
В качестве средств для теплоотвода применяются радиаторы, вентиляторы или теплопроводящие пасты. Но не всегда они являются самым эффективным решением — как по цене, так и по габаритам. Иногда более уместен «индивидуальный подход» — разработка для каждого конкретного случая недорогих оригинальных решений. Главное при этом, чтобы вопросы управления теплоотдачей решались еще на стадии проектирования конечного решения.

Идет ли речь о стандартном или индивидуальном решении, в отношении выбора оптимальной стратегии теплоотведения, если не принимать во внимание ряд ограничений чисто физического характера, не существует универсальных правил. Поэтому рассмотрение некоторых частных случаев может быть весьма полезным.

Нестандартное решение задачи теплоотвода в конкретном промышленном ПК

Рис. 1. Нестандартное решение задачи теплоотвода в конкретном промышленном ПК

При применении одним из клиентов компании Polyrack промышленного персонального компьютера, охлаждаемого вентилятором, возникла ситуация, когда процессор снижал свою производительность при определенных частных задачах и при слишком высоких температурах окружающей среды, потому что перегревался на 3–4 К. С помощью дополнительного вентилятора, радиатора, тепловой трубки или аналогичного устройства можно было снизить температуру на эти важные пару градусов. Но в приведенном случае они не подходили по габаритам и имели слишком высокую стоимость.

Специалистам Polyrack после внимательного осмотра корпуса промышленного персонального компьютера (ПК) удалось найти оригинальное решение, настолько же простое, насколько эффективное. Они добавили к имевшемуся радиатору медную ленту, которая отводит тепло на весь корпус через расположенную над ним распорку для фиксации сменных плат (рис. 1). Лента использует существующую механическую часть в качестве «радиатора» и повышает в определенных условиях эксплуатации производительность системы охлаждения ПК. Таким образом, благодаря использованию существующих компонентов, совершенно не предусмотренных для охлаждения, проблема была решена весьма успешно, причем эта «инновация» используется и по сей день.

 

Специальный корпус

В прочном корпусе RugTEC присутствуют классический радиатор и контактное охлаждение

Рис. 2. В прочном корпусе RugTEC присутствуют классический радиатор и контактное охлаждение

В качестве другого примера может послужить так называемое «контактное охлаждение» (Conductive Cooling).

Если по определенным условиям корпус должен быть закрытым, передача тепла окружающей среде зачастую неэффективна, недостаточна. Чтобы решить эту проблему, компания Polyrack предложила комбинировать стандартное решение со специальным дизайном корпуса — он как с внутренней, так и с наружной стороны оснащен охлаждающими ребрами. Ребра, расположенные внутри, забирают произведенное тепло и передают его через наружные охлаждающие ребра в окружающий воздух. Одновременно это еще и очень выгодное решение, так как медный блок, который должен был бы крепиться с применением теплопроводной пасты (опять же, зачастую дорогостоящей), уже не требуется. К тому же можно не учитывать расширение компонентов на плате при нарастающем нагреве.

Контактное охлаждение применяется и в концепции корпуса VPX RugTEC, которая разработана компанией Polyrack специально для корпусов, предназначенных для использования в экстремальных условиях (рис. 2). Они всегда имеют пассивное охлаждение, чтобы обеспечивать требуемую надежность и безопасность и соответствовать спецификациям VITA 48.x. При этом сменная плата с процессором всегда находится рядом с радиатором, вследствие чего образующееся тепло отводится непосредственно через алюминиевый блок.

Для плат, которые производят меньше тепла и не требуют дорогого решения вопросов охлаждения, используется контактное охлаждение. Как и в случае с медной лентой, платы отдают тепло корпусу, с которого оно отводится на радиатор. Таким образом, для каждого участка внутри корпуса осуществляется эффективный теплоотвод, оптимальный с точки зрения издержек и, по мнению изготовителя, абсолютно надежный.

 

Термическое моделирование

Термическое моделирование помогает в решении проблемы охлаждения

Рис. 3. Термическое моделирование помогает в решении проблемы охлаждения

Важным подспорьем в решении задач управления тепловыми процессами является термическое моделирование (рис. 3). Компания Polyrack делает при этом ставку на моделирование типа SolidWorks Flow Simulation, которое связано с трехмерными системами и системами автоматизированного проектирования электроники. Причем в этом случае, наряду с моделированием термопроцессов, удается получить такую ценную информацию, как, например, анализ материалов, деформаций и короблений.

 

Чем раньше, тем лучше

Оптимальный теплоотвод достигается при хорошо согласованном взаимодействии электроники и механики. Если разработка электроники уже закончена, для охлаждения приходится применять стандартные методы. Поэтому разработка индивидуальных решений должна начинаться на самой ранней стадии. Только тогда возможна реализация нетривиальных идей, поскольку существует возможность выбора среди множества вариантов с различным размером, с фильтром или без фильтра, с дополнительными воздуховодами с различным расположением и в различных комбинациях, а также среди заказных вариантов. Сюда же следует добавить и дополнительные характеристики, например информацию о числе оборотов или ШИМ.

 

Контроль и управление

При наличии в вентиляторе выходов для передачи тревожных сигналов или сигналов о неисправностях возможно организовать получение сообщений о снижении работоспособности или выходе из строя вентилятора до того, как вследствие перегрева снизится производительность системы, будут подвергнуты стрессу или повреждены ее компоненты. Компания Polyrack разработала собственную «интеллектуальную» систему контроля и управления, которая легко может быть в индивидуальном порядке адаптирована в соответствии с потребностями заказчика. К примеру, могут быть интегрированы сетевые протоколы, с помощью которых система обменивается данными с «вышестоящими» системами или программами-администраторами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.