सींग के आकार का फिन डिजाइन पिन फिन हीट सिंक की गर्मी लंपटता दक्षता में सुधार कर सकता है

सींग के आकार का फिन डिजाइन पिन फिन हीट सिंक की गर्मी लंपटता दक्षता में सुधार कर सकता है।

हाल के वर्षों में, अत्याधुनिक FPGAs के कार्य तेजी से अभूतपूर्व ऊंचाइयों तक पहुंचे हैं। दुर्भाग्य से, कार्यों के तेजी से विकास ने गर्मी लंपटता की मांग को भी बढ़ा दिया है। इसलिए, एकीकृत परिपथों के लिए पर्याप्त शीतलन आवश्यकताओं को प्रदान करने के लिए डिजाइनरों को अधिक कुशल हीट सिंक की आवश्यकता होती है।

उपरोक्त जरूरतों को पूरा करने के लिए, थर्मल प्रबंधन आपूर्तिकर्ताओं ने विभिन्न प्रकार के उच्च-प्रदर्शन वाले हीट सिंक डिज़ाइन समाधान पेश किए हैं जो किसी दिए गए क्षमता के तहत एक मजबूत शीतलन प्रभाव प्रदान कर सकते हैं। हॉर्न के आकार का पिन फिन रेडिएटर हाल के वर्षों में पेश की गई अधिक महत्वपूर्ण तकनीकों में से एक है। इस प्रकार का हीट सिंक मूल रूप से FPGA कूलिंग के लिए डिज़ाइन किया गया था, और इसकी कुछ विशेषताएं इसे सामान्य FPGA वातावरण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती हैं।

बेहतर कूलिंग और एयरफ्लो प्रबंधन।

फ्लेयर्ड पिन फिन हीट सिंक बेलनाकार पिन की एक श्रृंखला से सुसज्जित है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, ये पिन हीट सिंक के लिए फिन के रूप में काम करते हैं और बाहरी रूप से झुके हुए आकार में व्यवस्थित होते हैं। अपनी अनूठी भौतिक संरचना के कारण, हॉर्न के आकार का पिन फिन हीट सिंक कम और मध्यम गति वाले एयरफ्लो वातावरण के लिए अनुकूलित है, और यह इस वातावरण में एक अभूतपूर्व शीतलन प्रभाव प्राप्त कर सकता है। इस प्रकार के हीट सिंक की सामग्री तांबा या एल्यूमीनियम हो सकती है, और पदचिह्न 0.54×0.54 इंच से 2.05×2.05 इंच तक होता है, और ऊंचाई आधे इंच से कम से लेकर सिर्फ एक इंच तक होती है। यह आकार FPGAs के विभिन्न आकारों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।

सींग के आकार का पिन फिन हीट सिंक पारंपरिक हीट सिंक का व्युत्पन्न विकास है, और पारंपरिक पंख लंबवत रूप से व्यवस्थित होते हैं (चित्र 2 देखें)। हॉर्न के आकार के पिन फिन हीट सिंक की कूलिंग विशेषताओं को समझने के लिए, हमें पहले पारंपरिक रेडिएटर के कूलिंग गुणों को समझना चाहिए। पारंपरिक हीट सिंक का कूलिंग प्रदर्शन भी बहुत अच्छा है, जो मुख्य रूप से कम तापीय प्रतिरोध में परिलक्षित होता है। तापीय प्रतिरोध की इकाई °C/W है, जिसका उपयोग डिग्री सेल्सियस (परिवेश के तापमान से अधिक) की संख्या को मापने के लिए किया जाता है, जिससे तापमान बढ़ने के लिए उपकरण प्रति वाट बिजली की खपत करता है।

पारंपरिक पिन-फिन हीट सिंक का कम तापीय प्रतिरोध मुख्य रूप से निम्नलिखित विशेषताओं के कारण होता है: बेलनाकार पिन, पिन सरणी की सर्वदिशात्मक संरचना और इसका बड़ा सतह क्षेत्र, और आधार और पिन की उच्च तापीय चालकता, आदि। बेहतर बनाने में मदद करता है हीट सिंक का प्रदर्शन। वर्गाकार या आयताकार पंखों की तुलना में, बेलनाकार पिनों में वायु प्रवाह के लिए कम प्रतिरोध होता है। पिन सरणी की सर्वदिशात्मक संरचना के साथ युग्मित, यह आसपास के वायु प्रवाह को पिन सरणी में आसानी से प्रवेश करने और बाहर निकलने में मदद करता है।

एक महत्वपूर्ण शीतलन प्रभाव प्राप्त करने के लिए, हीट सिंक में पर्याप्त सतह क्षेत्र होना चाहिए, अन्यथा, यदि सतह क्षेत्र बहुत छोटा है, तो हीट सिंक पर्याप्त गर्मी को नष्ट नहीं कर सकता है। उसी समय, यदि हीट सिंक का सतह क्षेत्र बड़ा होता है (इसमें जितने अधिक पिन होते हैं), आसपास के वायु प्रवाह के लिए पिन सरणी में प्रवेश करना उतना ही कठिन होता है। दुर्भाग्य से, यदि हीट सिंक पूरी तरह से आसपास के वायु प्रवाह के संपर्क में नहीं आता है, चाहे उसका सतह क्षेत्र कितना भी बड़ा क्यों न हो, यह प्रभावी रूप से गर्मी को नष्ट करने में सक्षम नहीं होगा।

हवा को अधिक आसानी से प्रसारित करने की अनुमति देने के लिए पिन स्पेसिंग बढ़ाएं। जिस गति से हवा हीट सिंक से गुजरती है वह उस गति के करीब होनी चाहिए जिस पर हवा हीट सिंक में प्रवेश करती है।

सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए पिन व्यवस्था को और अधिक कॉम्पैक्ट बनाकर, गर्मी सिंक के शीतलन प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है। हालांकि, ऐसा करने से हवा का प्रवाह बाधित होगा, जिससे गर्मी अपव्यय प्रदर्शन कम हो जाएगा। यह एक अंतर्निहित विरोधाभास है जिसका आपूर्तिकर्ताओं को लंबवत पिन हीट सिंक डिजाइन करते समय सामना करना पड़ता है।

हालांकि, पिनों को बाहर की ओर झुकाकर, सींग के आकार के पिन सतह क्षेत्र और पिन घनत्व के बीच के विरोधाभास को प्रभावी ढंग से दूर करते हैं। यह विधि किसी दिए गए क्षेत्र में पिनों के बीच की दूरी को बहुत बढ़ा देती है। इसलिए, आसपास के वायु प्रवाह पिन सरणी में अधिक आसानी से प्रवेश और बाहर निकल सकते हैं। गर्मी सिंक की सतह तेजी से प्रवाह दर के साथ हवा के संपर्क में आती है, और परिणामस्वरूप गर्मी अपव्यय क्षमता भी काफी बढ़ जाती है। यह सुधार विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है जब एयरफ्लो वेग कम होता है, क्योंकि एयरफ्लो वेग जितना धीमा होता है, आसपास की हवा के लिए हीट सिंक पिन एरे में प्रवेश करना उतना ही कठिन होता है। इसलिए, कम वायु वेग वाले वातावरण के लिए सींग के आकार का पिन हीट सिंक सबसे उपयुक्त है।