PCIe卡热管案例研究
介绍
挑战
PCIe卡需要耗散40-50W的功率,取决于工作条件。客户对额外主动冷却的限制要求avid找到一种利用系统中现有风扇阵列的被动解决方案。
冷却解决方案的主要重点是通过将BGA设备温度保持在最低水平来最大化PCIe卡的MTBF。
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解决方案
对于这种功耗水平,热管/散热器翅片设计是最有效的选择。今天的高端计算机图形卡使用类似的系统来散热;然而,大多数都是用一个小型的船上风扇主动冷却的。为了保持系统的被动,avid决定考虑双槽设计,其中一个更大的fin堆栈将占据第二个槽。
avid创建了详细的CFD基础模型,其中包括FPGA, PHY,DDR, DDS, Omap, Bridge和LTM包。PCB的热性能由客户指定的接地层和功率层数来定义。系统中的其他部件,如射频板和散热器板,均建模为散热PCB板。然后在环境温度为55℃、海拔压力为750 hPa、流量为300LFM的条件下对系统进行分析。
根据基础的CFD模拟,avid能够在上述条件下确定板上的流动和温度图、组件结温和外壳热流。然后通过以下方法改变这个基本模型以最终确定热解决方案:
•对于达到或超过其热极限的组件,进行了计算,以找到所需的最小散热器热阻,使其进入安全操作范围。
•为所有超过最低结温要求的组件设计了热解决方案。
•优化散热器的DFM,成本和性能。
可交付成果/结果
一份完整的热报告和样品单位提供给客户测试。这些样品单元,生产在avid的快速原型设施在我们的总部拉科尼亚,NH,允许客户快速有效地验证热解决方案。在成功的样品测试之后,avid对用于最终产品的PCIe卡冷却解决方案进行了全面的生产运行。从概念到生产,以及在这两者之间的一切,avid都能够为这一棘手的热问题提供成本效益和及时的解决方案。
•在上述测试条件下(55°C, 750 hpa和300LFM),所有组件都保持在较低的最高结温极限。
•外壳内部的环境温度远低于85°C,建议的散热器设计环境温度为55°C。
•推荐使用侧挡板,因为如果使用侧挡板,可以防止空气旁路,进一步提高结温。
•热管的3D布线策略可以让热量通过pcbas表面扩散到鳍片上。
有问题吗?我们准备好帮忙了!