V rôznych aplikáciách môžu technické rozhodnutia týkajúce sa optimálneho riešenia chladičov závisieť od nákladov a výkonu. Teoreticky sa zdá, že získanie produktu s najnižšou cenou, ktorý spĺňa požiadavky na výkon, je jednoduché. V skutočnosti sa zákazníci často rozhodnú zmeniť špecifikácie výkonu (použitím rôznych čipov) alebo obetovať určitý výkon (napríklad degradáciu čipov v závislosti od podmienok), keď čelia vysokým cenám.
Tento článok porovnáva niekoľko chladičov založených na tepelných trubiciach/parovej komore pre ukazovatele výkonu a nákladov:
Výkon: Použite softvérový balík FloTHERM CFD na výpočet celkového výkonu chladiča Δ T.
Náklady: Za predpokladu, že veľkosť šarže je dostatočne veľká, investičné náklady na tvrdú formu sa neodrazia v jednotkovej cene. Okrem toho je jednotková cena relatívna k riešeniu s najnižšími nákladmi (1-krát, 1,1-krát atď.), keďže zvýšenie veľkosti dávky zníži jednotkové náklady.
Konštrukčné parametre chladiča
Výkon zdroja tepla: 250 wattov
Rozmer zdroja tepla: 30 x 30 mm
Maximálna teplota okolia: 25 stupňov
Prietok vzduchu: 40 kubických stôp za minútu (CFM)
Kondenzátor: nacvakávací rebrá veľkosti 115 * 85 * 65 mm
Začnime najzákladnejším návrhom a postupne sa ponorme do zložitých procesov, aby sme zistili, ako dizajn ovplyvňuje výkon a náklady.
1. Chladič na báze hliníka alebo medi
Chladič tepelnej trubice s hliníkovou základňou v tvare U
Toto je najtradičnejší dizajn radiátora s tepelnou trubicou. Štyri tepelné trubice v tvare U sú privarené k hliníkovej alebo medenej základni a následne sú v kontakte so zdrojom tepla. Teplo musí najprv prejsť cez základňu a potom sa môže dostať do tepelnej trubice.
Okrem ohýbania sa na štyroch 6 mm tepelných trubiciach nevykonali žiadne ďalšie sekundárne operácie, hoci kontaktná plocha medzi tepelnými trubicami a základňou je v tomto príklade mierne plochá.
CFD chladiča s hliníkovou základňou
Model FloThermal ukazuje, že teplota chladiča je o 53,9 stupňa vyššia ako okolitá teplota (78,9 stupňa -25 stupňa =referenčná maximálna teplota – teplota okolia) a túto teplotu používame ako výkonnostný štandard s nákladový štandard definovaný ako 1-krát.
V prípade potreby vyššieho výkonu je možné namiesto hliníkovej základne použiť medenú základňu. Tepelná vodivosť medenej základne je dvojnásobná v porovnaní s hliníkovou základňou, takže výkon medenej základne sa zlepšil o 2,3 stupňa. Medený dizajn základne zvyšuje náklady o 5% v porovnaní s hliníkovou základňou a dochádza aj k miernemu zvýšeniu hmotnosti.
2. Radiátor chladiča s priamym kontaktom s tepelnou trubicou
Radiátor s priamym kontaktom s tepelnou rúrkou
Táto konštrukcia umožňuje priamy kontakt medzi zdrojom tepla a tepelnou trubicou, čím sa eliminuje základňa a materiály rozhrania absorbujúce teplo (spájka používaná na upevnenie tepelnej trubice k základni). Aby sa však dosiahla potrebná hladkosť povrchu, musí byť tepelná trubica opracovaná (sekundárna prevádzka).
CFD radiátora s priamym kontaktom
Vďaka priamemu kontaktu medzi tepelnou trubicou a zdrojom tepla sa výkon tohto dizajnu chladiča zlepšil na 49,3 stupňa, čo je o 4,6 stupňa vyššie ako referenčná hodnota a o 2,3 stupňa vyššie ako pri dizajne s medenou základňou. Vyžaduje si to však dodatočné spracovanie základne (zapustené drážky tepelnej trubice) a spracovanie tepelnej trubice, čo je 1,1-násobok nákladov na referenčný dizajn (10% drahšie).
3. Chladič dosky s rovnomernou teplotou v tvare U
Chladič dosky s rovnomernou teplotou v tvare U
Toto riešenie nahrádza štyri 6 mm tepelné trubice jedinou parnou komorou v tvare U. Z hľadiska dizajnu sa najviac podobá chladiču s priamym kontaktom s tepelnou trubicou, pričom oba umožňujú priamy kontakt CPU zdroja tepla s dvojfázovými komponentmi. Dôležitým faktorom pri výbere tohto dizajnu je, či dodávateľ chladiča dokáže vyrobiť integrovanú parnú komoru, pretože tradičné dvojdielne konštrukcie nemožno ohnúť do tvaru U.
CFD doskového chladiča s rovnomernou teplotou v tvare U
V porovnaní s dizajnom tepelnej trubice s priamym kontaktom sa výkon riešenia vc chladiča zlepšil o 21,5 % (11,6 stupňa), zatiaľ čo náklady sa zvýšili iba o 4,55 %. Nárast hrúbky steny chladiča vc však viedol k zvýšeniu hmotnosti chladiča chladiča približne o 75 g.
4. 3D chladič dosky s jednotnou teplotou
3D chladič dosky s jednotnou teplotou
V tejto konštrukcii je spodná doska absorbujúca teplo parná komora, ktorá zdieľa parný kanál s vertikálnou tepelnou trubicou kondenzátora. Počas výrobnej fázy je 8 tepelných rúrok otvoreného typu spájkovaných do dosky parnej komory s otvormi; Parná komora je v priamom kontakte so zdrojom tepla, rovnomerne rozvádza teplo pozdĺž roviny XY a rozptyľuje teplo do rebier cez vertikálne tepelné trubice.
CFD 3D chladiča s parnou komorou
Tento dizajn má najlepší výkon, ale náklady sú vysoké. V porovnaní s najbližším konkurentom, dizajnom chladiča vc v tvare U, sa jeho teplota znížila takmer o 2 stupne (výkon sa zvýšil o 4,9 %), ale jeho cena sa zdvojnásobila (zvýšenie o 117 %).
Treba však poznamenať, že tento prípad úplne nezvýraznil potenciálne výhody dizajnu 3D parnej komory. Keď sa požadovaná veľkosť spodnej dosky zväčšuje, zväčšuje sa aj výkonnostný rozdiel medzi týmto riešením a dizajnom dosky parnej komory v tvare U.
zhrnutie
Nižšie uvedená tabuľka ukazuje, že zmenou materiálu alebo dvojfázových komponentov chladiča možno dosiahnuť značné zlepšenie výkonu. Od štandardného chladiča na báze hliníka až po riešenie 3D vc chladiča sa výkon zlepšil o 17 stupňov, ale náklady sa zvýšili o 150 %.
Porovnanie výkonu radiátora a ceny
Nahradením základne medeným materiálom so silnejšou tepelnou vodivosťou alebo umiestnením tepelnej trubice do priameho kontaktu so zdrojom tepla možno dosiahnuť mierne zlepšenie výkonu o približne 7 % -15 % a zvýšenie nákladov (v porovnaní s referenčnou hodnotou). .
Dizajn s najlepšou celkovou hodnotou vzhľadom na parametre aplikácie môže byť chladič parnej komory. Hoci je o 15 % drahší ako referenčná cena, jeho výkon sa zlepšil o 28 % (o 15,2 stupňa).
Populárne Tagy: 250w chladiče s heatpipe / parnou komorou, Čína, dodávatelia, výrobcovia, továreň, prispôsobená, bezplatná vzorka, vyrobené v Číne
