Problémy s chlazením základnových stanic 5G

Do roku 2025 bude komunikační průmysl spotřebovávat 20 % světové elektřiny' a v mobilních komunikačních sítích jsou základnové stanice velkými spotřebiteli elektřiny a asi 80 % spotřeby energie pochází z široce distribuovaných základnových stanic. Více šifrovaných základnových stanic znamená vyšší spotřebu energie, což je hlavní nákladový problém, kterému 5G sítě čelí.

Z energetické struktury znamená spotřeba energie vyšší náklady a větší nepřímý tlak na znečištění životního prostředí.

Z hlediska tepelného designu generuje základnová stanice více tepla a obtížnost regulace teploty prudce stoupá.

Inženýři, kteří pracovali v komunikačním průmyslu, vědí, že komunikační základnové stanice jsou obvykle instalovány na železných rámech na střeše budov a na vysokých místech v terénu. Velikost a hmotnost jsou velmi důležité pro pohodlnou instalaci zařízení."Náhodou" je, že spotřeba energie, objem a hmotnost jsou základními hraničními podmínkami návrhu tepelného návrhu.

Z dřívějších designových zvyklostí je základní stanice typickým uzavřeným zařízením pro přirozený odvod tepla (venkovní aplikace vyžadují přísnou vodotěsnost a prachotěsnost). Po vyzařování tepla z komponent existují pouze dvě místa:

1. Absorbováno vnitřními zařízeními – teplo se přeměňuje na vnitřní energii, což způsobuje zvýšení teploty zařízení;

2. Vlivem rozdílu teplot dochází k přenosu tepla z objektu s vysokou teplotou do objektu s nízkou teplotou-když se teplota stabilizuje, rychlost přenosu tepla=rychlost tvorby tepla

Aby se snížil objem a hmotnost produktů, vyvinula se poptávka po tepelném designu takových produktů s cílem maximalizovat účinnost přenosu tepla a snížit odpor přenosu tepla ve stejném prostoru. Odpor prostupu tepla se zde dělí na vnitřní tepelný odpor a vnější tepelný odpor.

Snížení vnitřního tepelného odporu vyžaduje rozumné rozložení čipu tak, aby samotný zdroj tepla byl blíže plášti odvádějícímu teplo. Jedná se o společnou práci hardwarových inženýrů a tepelných konstruktérů.

Z materiálového hlediska je třeba mezi čip a pouzdro nanést materiál tepelného rozhraní. Základnové stanice 5G mohou podporovat velké zlepšení materiálu tepelného rozhraní, což se projevuje v následujících aspektech:

1. Co nejnižší tepelný odpor – je požadována vyšší tepelná vodivost a lepší smáčivost rozhraní;

2. Spolehlivé základnové stanice se používají ve složitých venkovních prostředích po celém světě, s teplotním rozsahem -40C~55C, obtížné udržovat po poruše-výborná tepelná stabilita, ochrana proti prohýbání a proti praskání

3. Použitelnost – základnové stanice 5G využívají velké množství odvodu tepla a existují požadavky na automatizaci montáže materiálu a napětí vznikající v procesu montáže.

Účinnost přirozeného odvodu tepla je omezená. S přiblížením silové stěny se studuje i chlazení vzduchem a kapalinové chlazení základnových stanic. Když je teplota dobře řízena, ovlivní to nejen spolehlivost produktu, ale také sníží spotřebu energie zařízení.

Statická spotřeba energie způsobená svodovým proudem se bude rychle zvyšovat s nárůstem teploty a s vývojem procesu výroby čipu se velikost tranzistoru zmenšuje a zmenšuje a svodový proud se bude zvětšovat a zvětšovat.

To znamená, že vliv teploty na spotřebu energie čipu bude stále výraznější. Pokud není teplota správně kontrolována, spotřeba energie produktu se zvýší, což se dále zahřeje a způsobí zhoršení tepelného cyklu produktu'

V posledních letech představovaly náklady na elektřinu asi 20 % operátorů' náklady na údržbu sítě. Není pochyb o tom, že problémy s napájením se stanou obrovským tlakem na operátory, aby investovali do 5G sítí.

Vláda, operátoři, prodejci zařízení a energetické společnosti musí spolupracovat na snížení spotřeby energie a nákladů na elektřinu základnových stanic 5G.