Måden at forbedre termisk ydeevne af pin fin kølelegeme

I de senere år har funktionen af banebrydende FPGA udviklet sig hurtigt til en hidtil uset højde. Desværre har den hurtige udvikling af funktioner også øget efterspørgslen efter varmeafledning. Derfor har designere brug for mere effektive kølelegemer for at give tilstrækkelig kølebehov for integrerede kredsløb.

For at opfylde ovenstående krav har leverandører af termisk styring lanceret en række højtydende kølelegemedesign, der kan give stærkere køleeffekt under en given kapacitet. Hornformet pin fin radiator er en af de vigtigere teknologier, der er introduceret i de senere år. Denne radiator blev oprindeligt designet til FPGA-køling, og nogle af dens egenskaber gør den særligt velegnet til almindeligt FPGA-miljø.

Den hornformede pinfin køleplade er forsynet med en række cylindriske stifter. Som vist på billedet nedenfor er disse stifter anbragt udad som finner af kølelegeme. På grund af sin unikke fysiske struktur er den hornformede pin fin kølelegeme optimeret i henhold til luftstrømsmiljøet med medium og lav hastighed, hvilket kan opnå hidtil uset køleeffekt i dette miljø.

Den lave termiske modstand af pinfin kølelegeme drager hovedsageligt fordel af følgende egenskaber: cylindrisk stift, omnidirektionel struktur af pin array og dets store overfladeareal samt den høje varmeledningsevne af base og pin, som hjælper med at forbedre kølelegemets ydeevne. Sammenlignet med firkantede eller rektangulære finner er cylindriske stifters modstand mod luftstrømmen lav, og den omni-direktionelle struktur af pin array hjælper den omgivende luftstrøm ind og ud af pin array

belejligt.

For at opnå en betydelig køleeffekt skal kølelegemet have tilstrækkeligt overfladeareal. Ellers, hvis overfladearealet er for lille, kan kølelegemet ikke udsende nok varme. Dette vil dog hindre luftstrømmen og reducere den termiske ydeevne. Dette er den iboende modsigelse, som termiske ingeniører skal stå over for, når de designer lodret pin-kølelegeme.

Ved at bøje stiften udad overvinder hornstiften effektivt modsætningen mellem overfladeareal og stifttæthed. Denne metode øger i høj grad afstanden mellem stifter under et givet område. Derfor kan den omgivende luftstrøm lettere komme ind og ud af pin-arrayet. Kølelegemets overflade udsættes for luften med hurtigere strømningshastighed, og varmeafledningen øges kraftigt. Denne forbedring er især tydelig, når luftstrømningshastigheden er lav, fordi jo langsommere luftstrømningshastigheden er, desto vanskeligere er det for den omgivende luft at komme ind i kølelegemets pin-array. Derfor er hornstiftens kølelegeme bedst egnet i miljøet med lav luftstrømningshastighed.