I forskellige applikationer kan tekniske beslutninger vedrørende den optimale løsning til køleplader afhænge af omkostninger og ydeevne. I teorien virker det let at få det billigste produkt for at opfylde ydeevnekravene. Faktisk vælger kunder ofte at ændre ydeevnespecifikationer (ved at bruge forskellige chips) eller ofre en vis ydeevne (såsom forringende chips baseret på forhold), når de står over for høje priser.
Denne artikel sammenligner flere køleplader baseret på varmerør/dampkammer for ydelses- og omkostningsindikatorer:
Ydelse: Brug FloTHERM CFD-softwarepakken til at beregne den samlede kølepladeydelse Δ T.
Omkostninger: Forudsat at batchstørrelsen er stor nok, vil investeringsomkostningerne for den hårde form ikke blive afspejlet i enhedsprisen. Derudover er enhedsprisen i forhold til den billigste løsning (1 gange, 1,1 gange osv.), da en forøgelse af batchstørrelsen vil sænke enhedsprisen.
Designparametre for køleplade
Varmekildeeffekt: 250 watt
Varmekildestørrelse: 30 x 30 mm
Maksimal omgivelsestemperatur: 25 grader
Luftstrøm: 40 kubikfod pr. minut (CFM)
Kondensor: snap på finne størrelse 115 * 85 * 65 mm
Lad os starte med det mest basale design og gradvist dykke ned i komplekse processer for at se, hvordan ydeevne og omkostninger påvirkes af design.
1. Aluminium eller kobberbaseret varmerørskøleplade
U-formet køleplade i aluminiumsbund
Dette er det mest traditionelle design af en varmerørsradiator. Fire U-formede varmerør er svejset til en aluminiums- eller kobberbase og derefter i kontakt med en varmekilde. Varmen skal først passere gennem basen, så kan de nå varmerøret.
Ud over bøjning blev der ikke udført andre sekundære operationer på de fire 6 mm varmerør, selvom kontaktområdet mellem varmerørene og basen i dette eksempel er lidt fladt.
CFD af aluminium base varmerør radiator
FloThermal-modellen viser, at kølepladens temperatur er 53,9 grader højere end den omgivende temperatur (78,9 grader -25 grader =reference maksimumtemperatur - omgivelsestemperatur), og vi bruger denne temperatur som ydeevnebenchmark, med et omkostningsbenchmark defineret som 1 gang.
Hvis der kræves højere ydeevne, kan en kobberbase bruges i stedet for en aluminiumsbase. Kobberbasens varmeledningsevne er dobbelt så stor som aluminiumbasen, så kobberbasens ydeevne er forbedret med 2,3 grader. Kobberbasedesignet øger omkostningerne med 5% sammenlignet med aluminiumbasen, og der er også en lille stigning i vægten.
2. Direkte kontakt varmerør heatsink radiator
Direkte kontakt varmerør radiator
Dette design giver mulighed for direkte kontakt mellem varmekilden og varmerøret og eliminerer derved de varmeabsorberende basis- og interfacematerialer (loddemetal, der bruges til at fastgøre varmerøret til basen). For at opnå den nødvendige overfladeglathed skal varmerøret dog bearbejdes (sekundær drift).
CFD af Direct Contact Heat Pipe Radiator
På grund af direkte kontakt mellem varmerøret og varmekilden er ydeevnen af dette design af køleplade blevet forbedret til 49,3 grader, hvilket er 4,6 grader højere end benchmark og 2,3 grader højere end designet med en kobberbase. Det kræver dog yderligere bearbejdning af basen (indstøbning af riller i varmerøret) og bearbejdning af varmerøret, hvilket er 1,1 gange prisen for benchmarkdesignet (10 % dyrere).
3. U-formet køleplade med ensartet temperatur
U-formet køleplade med ensartet temperatur
Denne løsning erstatter fire 6 mm varmerør med et enkelt U-formet dampkammer. Designmæssigt minder det mest om en direkte kontakt heat pipe heatsink, som begge tillader varmekildens CPU at komme i direkte kontakt med de tofasede komponenter. Den vigtige overvejelse ved valget af dette design er, om kølepladeleverandøren kan fremstille et integreret dampkammer, da traditionelle todelte designs ikke kan bukkes til en U-form.
CFD af U-formet køleplade med ensartet temperatur
Sammenlignet med varmerørsdesignet med direkte kontakt er ydeevnen af vc heatsink-løsningen forbedret med 21,5% (11,6 grader), mens omkostningerne kun er steget med 4,55%. Stigningen i vægtykkelsen af vc heatsink resulterede dog i en stigning på ca. 75g i vægten af heatsink radiatoren.
4. 3D ensartet temperatur plade køleplade
3D køleplade med ensartet temperatur
I dette design er den varmeabsorberende bundplade et dampkammer, der deler en damppassage med det lodrette kondensatorvarmerør. Under fremstillingsfasen loddes 8 åbne varmerør til en dampkammerplade med åbninger; Dampkammeret er i direkte kontakt med varmekilden og fordeler varmen jævnt langs XY-planet og spreder varme til finnerne gennem lodrette varmerør.
CFD af 3D køleplade med dampkammer
Dette design har den bedste ydeevne, men prisen er høj. Sammenlignet med dens nærmeste konkurrent, det U-formede vc heatsink pladedesign, er dens temperatur faldet med næsten 2 grader (ydelsen er steget med 4,9%), men prisen er fordoblet (øget med 117%).
Det skal dog bemærkes, at denne sag ikke fuldt ud fremhævede de potentielle fordele ved 3D-dampkammerdesign. Efterhånden som den nødvendige bundpladestørrelse øges, øges ydeevneforskellen mellem denne løsning og det U-formede dampkammerpladedesign også.
Resumé
Tabellen nedenfor viser, at ændring af materialet eller to-fasede komponenter i kølepladen kan opnå en betydelig ydelsesforbedring. Fra den benchmark aluminiumbaserede køleplade til 3D vc kølepladeløsningen er ydeevnen blevet forbedret med 17 grader, men omkostningerne er steget med 150%.
Sammenligning af radiatorydelse og omkostninger
Ved at erstatte basen med kobbermateriale med stærkere termisk ledningsevne eller ved at bringe varmerøret i direkte kontakt med varmekilden, kan der opnås en moderat ydelsesforbedring på omkring 7 % -15 % og omkostningsstigning (i forhold til benchmark). .
Designet med den bedste samlede værdi givet anvendelsesparametrene kan være en dampkammerkøleplade. Selvom den er 15 % dyrere end benchmarkprisen, er dens ydeevne forbedret med 28 % (med 15,2 grader).
Populære tags: 250w heatsinks med heatpipes / dampkammer, Kina, leverandører, producenter, fabrik, tilpasset, gratis prøve, fremstillet i Kina
