Jak zlepšit tepelný výkon chladiče s kolíky LED
V posledních letech se funkce špičkových FPGA rychle rozvinula do nebývalé výšky. Rychlý rozvoj funkcí bohužel zvýšil i nároky na odvod tepla. Proto konstruktéři potřebují účinnější chladiče, aby zajistily dostatečný požadavek na chlazení integrovaných obvodů.
Aby dodavatelé tepelného managementu splnili výše uvedené požadavky, uvedli na trh řadu vysoce výkonných konstrukcí chladičů, které mohou poskytnout silnější chladicí účinek při dané kapacitě. Radiátor s kolíkovým žebrem ve tvaru rohu je jednou z nejdůležitějších technologií představených v posledních letech. Tento radiátor byl původně navržen pro chlazení FPGA a některé jeho vlastnosti jej činí zvláště vhodným pro běžné FPGA prostředí.
Chladič s kolíkovým žebrem ve tvaru rohu je opatřen řadou válcových kolíků. Jak je znázorněno na obrázku níže, tyto kolíky jsou uspořádány směrem ven jako žebra chladiče. Díky své jedinečné fyzické struktuře je chladič s kolíkovým žebrem ve tvaru rohu optimalizován podle prostředí střední a nízké rychlosti proudění vzduchu, což může v tomto prostředí dosáhnout bezprecedentního chladicího účinku.
Nízký tepelný odpor chladiče s kolíkovým žebrem těží především z následujících vlastností: válcový kolík, všesměrová struktura kolíkového pole a jeho velká povrchová plocha, stejně jako vysoká tepelná vodivost základny a kolíku, které pomáhají zlepšit tepelný výkon dřez. Ve srovnání se čtvercovými nebo obdélníkovými žebry je odpor válcových kolíků vůči proudění vzduchu nízký a všesměrová struktura pole kolíků napomáhá pohodlně proudit okolní vzduch dovnitř a ven z pole kolíků.
Aby bylo dosaženo výrazného chladicího účinku, musí mít chladič dostatečnou plochu. V opačném případě, pokud je povrchová plocha příliš malá, chladič nemůže vydávat dostatek tepla. To však brání proudění vzduchu a snižuje tepelný výkon. Toto je základní rozpor, kterému musí tepelní inženýři čelit při navrhování vertikálního kolíkového chladiče.
Ohnutím kolíku směrem ven rohový kolík účinně překonává rozpor mezi povrchovou plochou a hustotou kolíku. Tato metoda značně zvětšuje rozestupy mezi kolíky pod danou oblastí. Proto může okolní proud vzduchu snadněji vstupovat do pole kolíků a vystupovat z něj. Povrch chladiče je vystaven vzduchu s rychlejším průtokem a odvod tepla se výrazně zvyšuje. Toto zlepšení je zvláště patrné, když je rychlost proudění vzduchu nízká, protože čím nižší je rychlost proudění vzduchu, tím obtížnější je pro okolní vzduch vstupovat do pole kolíků chladiče. Proto je chladič horn pin nejvhodnější v prostředí s nízkou rychlostí proudění vzduchu.
