Охлаждение в замкнутом пространстве: как современные миниатюрные устройства обеспечивают терморегулируемые параметры.

1. Тепловые проблемы эпохи миниатюризации
2. Воздушное охлаждение на микроуровне: больше, чем просто небольшой вентилятор.
3. Жидкостное охлаждение в миниатюрном масштабе: целенаправленный отвод тепла там, где это наиболее важно.
4.ЛУЧШИЙ: Комплексный поставщик решений для управления миниатюрными тепловыми процессами
5. Заключение

Тепловые проблемы эпохи миниатюризации
Электронные устройства уменьшаются в размерах. У последнего поколения потребительских гаджетов есть одна общая черта: все они обладают огромными вычислительными мощностями и способны на то, что еще несколько лет назад считалось невозможным, например, умные часы, VR-гарнитуры и ультратонкие ноутбуки.
Тепло не уменьшается вместе с устройством. При одинаковом энергопотреблении небольшой чип на высоких тактовых частотах производит ту же тепловую нагрузку, что и большой чип на более низких тактовых частотах, но его возможности ограничены гораздо меньшей площадью поверхности для рассеивания тепла. В результате возникает проблема плотности мощности: ватты на квадратный сантиметр неуклонно растут, а физическое пространство для размещения этих ватт остается неизменным или уменьшается.
Традиционные методы управления температурным режимом нелегко адаптировать к новым условиям. Большой радиатор нецелесообразен или недоступен по цене для VR-гарнитуры. Громоздкий вентиляторный блок не подойдет для фитнес-трекера. Ограничение производительности устройства для контроля температуры — неприемлемое решение для пользователей, которые приобрели устройство именно из-за его высокой производительности.
Перед инженерами-теплотехниками, разрабатывающими миниатюрную электронику следующего поколения, сейчас стоит вопрос: как эффективно, бесшумно и надежно отводить тепло из пространства, где для этого практически нет места.
ЛУЧШИЙ занимаются поиском решений именно этого вопроса. ЛУЧШИЙКомпетенция компании в области пьезоэлектрических технологий и MEMS-технологий особенно актуальна для сферы управления тепловыми процессами, и именно поэтому она разработала портфель продуктов, отвечающих современным тепловым задачам, встречающимся в современных устройствах. В этом блоге будут представлены две основные технологии: воздушное охлаждение на основе бесшумного микропьезоэлектрического вентилятора и жидкостное охлаждение на основе микрометаллического жидкостного насоса. Все они заслуживают подробного рассмотрения.

Воздушное охлаждение на микроуровне: больше, чем просто небольшой вентилятор.
Принцип работы воздушного охлаждения очень прост. При движении воздуха над горячей поверхностью тепло передается от поверхности к движущемуся воздуху, который отводит это тепло. Чем быстрее движется воздух и чем больше площадь поверхности, тем больше тепла можно отвести за единицу времени. Это называется конвекционным охлаждением, и на протяжении многих десятилетий это наиболее широко используемый метод охлаждения электронных устройств.
Системы воздушного охлаждения хорошо разработаны и изучены на макроуровне, то есть на уровне настольного компьютера, серверной стойки, промышленного оборудования.
Микровентиляторы недолговечны в этом месте по ряду причин. В них есть вращающиеся детали (подшипники), которые со временем изнашиваются и вызывают вибрацию. Их минимальная толщина определяется геометрией двигателя и лопастей. Они используют источник энергии, получаемый от батарейного блока, а эффективность напрямую связана со временем работы.
ЛУЧШИЙ's микропьезоэлектрический вентилятор Он работает очень тихо, и вентилятор достаточно тихий, чтобы люди могли читать и разговаривать рядом. Вместо вращающегося двигателя, который приводит в движение лопасти, для создания воздушного потока используется пьезоэлектрический привод. Некоторые керамические материалы обладают пьезоэлектрическими свойствами, то есть они меняют форму под действием приложенного электрического тока, и ЛУЧШИЙ Обладает обширными знаниями в области производства таких материалов с точностью, необходимой для применения в исполнительных механизмах.
Физические последствия этого решения имеют важное значение для разработчиков устройств. Поскольку вентилятор не содержит движущихся частей, он не изнашивается. Он должен продолжать работать после многих лет непрерывной эксплуатации. Уровень вибрации становится близким к нулю, что важно для устройств, содержащих прецизионные датчики, оптические компоненты или системы тактильной обратной связи, которые были бы чувствительны к механическому шуму, возникающему в конструкции.
Бесшумный микропьезоэлектрический вентилятор обеспечивает тепловые характеристики, необходимые для миниатюрных устройств. Вентилятор обеспечивает хороший поток воздуха на единицу объема, создавая значительный конвективный охлаждающий эффект при приемлемом для проектировщика форм-факторе. Время отклика составляет миллисекунды, что крайне важно для устройств с высокими пиковыми нагрузками на вычисления.
Чрезвычайно малые размеры ЛУЧШИЙ Пьезоэлектрические вентиляторы – это не просто преимущество. На самом деле, иногда именно они определяют, можно ли добиться активного охлаждения в той или иной конструкции устройства. Другим ограничивающим фактором для многих потребительских электронных устройств является не столько тепловой бюджет, сколько ограничения по размерам для размещения системы охлаждения. Когда пространство ограничено, вентилятор, способный поместиться в это пространство, открывает новые возможности для проектирования, которые были бы невозможны с более толстым обычным вентилятором.

Жидкостное охлаждение в миниатюрном масштабе: целенаправленный отвод тепла там, где это наиболее важно.
Что касается отвода тепла от поверхностей, воздушное охлаждение очень эффективно, но его эффективность ограничена при работе с концентрированными тепловыми нагрузками. Если количество тепла, выделяемого на небольшой площади, велико, то ограничивающим фактором становится теплопередача от верхней части чипа к потоку воздуха. Тепло не может рассеиваться в воздухе так быстро, как в жидкости.
Технология жидкостного охлаждения использует физические свойства охлаждающей жидкости. Охлаждающие жидкости способны поглощать гораздо больше тепловой энергии на единицу массы до повышения температуры, что делает их намного больше воды и даже больше воздуха. Использование достаточного количества охлаждающей жидкости для охлаждения горячего чипа позволяет отвести от него значительно больше тепла, чем тот же объем движущегося воздуха.
В случае миниатюрной электроники технология жидкостного охлаждения наиболее полезна для устройств с локальными перегревами. Система воздушного охлаждения может не справиться с высокой тепловой нагрузкой от высокопроизводительного процессора на небольшой печатной плате, а температура остальной части схемы относительно низкая. Когда тепло отводится в жидком виде, инженеры могут направлять его туда, где оно необходимо, в замкнутый контур жидкости, который может быть направлен к источнику тепла, а затем возвращен в место, где тепло может быть рассеяно.
Проблема жидкостного охлаждения заключается в использовании насоса, но насосы были изобретены и раньше были громоздкими, шумными и дорогими в использовании. Встроенную систему жидкостного охлаждения можно было разместить в игровом корпусе такого размера. Пока размер насоса не уменьшится и он не поместится в габариты, очень сложно делиться пространством, если только само устройство не будет меньше, чем крепление.
Для решения этой проблемы, ЛУЧШИЙ разработала свой миниатюрный Металлический жидкостный насос (MMP10/MMP07)Это обеспечивает необходимую для жидкостного охлаждения циркуляцию жидкости в контуре охлаждения такого размера и масштаба, что делает его действительно практичным в компактных устройствах.
В силу имеющихся экспертных знаний ЛУЧШИЙ В пьезотехнологиях именно на это делается акцент в проектировании. Отсутствие традиционных вращающихся насосных механизмов способствует повышению компактности, удобства использования и увеличению срока службы устройства. Отсутствие механических изнашиваемых элементов в насосе гарантирует, что устройство не будет изнашиваться в течение всего срока службы. MMP10/MMP07 может решить эту задачу для инженеров-теплотехников, проектирующих высокопроизводительные и компактные системы охлаждения.

BESTAR: Комплексный поставщик для Миниатюрная система терморегулирования
ЛУЧШИЙ Компания разрабатывает и производит бесшумный микропьезоэлектрический вентилятор охлаждения и миниатюрный жидкостный насос для металлических компонентов, которые составляют основу ее продукции для терморегулирования. Вертикальная интеграция гарантирует контроль эксплуатационных характеристик продукции. ЛУЧШИЙ Бренд на уровне материалов. Это важно, когда клиентам необходимы одинаковые характеристики при больших объемах производства.
Инженерная команда компании помогает клиентам не только с выбором компонентов, но и с их интеграцией. На миниатюрном уровне необходимо понимать множество переменных, влияющих на теплопередачу в зонах, связанных с конкретным применением: тепловое сопротивление окружающего корпуса, характеристики потока внутри корпуса, профиль тепловой нагрузки в охлаждаемом чипе, а также какое решение подходит и как его следует сконфигурировать. Вместо этого, ЛУЧШИЙ Это помогает разработчикам справляться с этими переменными, но пользователю не нужно беспокоиться об интеграции с устройством.

Заключение
В ближайшие годы устройства станут более сложными, компактными и будут создавать более сложные тепловые условия, чем те, что доступны сейчас. Концепция пьезоэлектрического воздушного охлаждения, реализованная в... ЛУЧШИЙ Микробесшумный вентилятор обеспечивает конвективный отвод тепла без механического контакта, работает практически бесшумно и имеет очень тонкий профиль, позволяющий устанавливать его в изделия, куда обычный вентилятор не поместится. ЛУЧШИЙ Миниатюрный насос MMP10/MMP07 представляет собой систему жидкостного охлаждения, обеспечивающую высокоэффективное отведение тепловой нагрузки в ограниченном пространстве и достаточно компактную для действительно портативных применений.
Оказывается, тепловой предел действительно является ограничением производительности устройства. Если устройство не справляется со своим собственным тепловыделением, это проблема теплотехники. Когда эта проблема решена, устройство может функционировать на заданном уровне производительности, а не на сниженном уровне из-за температурных ограничений.
Практическая польза от чего? ЛУЧШИЙ Мы создаём компоненты, которые позволяют миниатюрному устройству работать на оптимальной скорости, бесшумно, надёжно и в пространстве, необходимом для конструкции изделия. Чем меньше и функциональнее становятся устройства, тем важнее, а не менее значимой становится эта возможность.