喇叭狀鰭片設(shè)計可提高針鰭散熱片散熱效率
表 1 給出了實驗結(jié)果。我們看到,喇叭狀引腳和傳統(tǒng)鰭片引腳的降溫性能都非常出色。不過,轉(zhuǎn)用喇叭狀設(shè)計之后,低氣流速度環(huán)境下的性能得到了大幅提升。400LFM情況下,喇叭狀散熱片的性能僅略高于傳統(tǒng)引腳,200LFM情況下高出14%,而100LFM情況下熱阻則大幅下降了24%。上述結(jié)果充分顯示了喇叭狀引腳設(shè)計在低氣流速度下所具有的突出優(yōu)勢。
實驗二:對多個 FPGA 的降溫
包含大量器件的板相對于單FPGA板而言所面臨的降溫挑戰(zhàn)更加復雜。這是因為,在多器件情況下,板上的多個器件要共享周圍氣流。在給多個高熱量FPGA降溫時,設(shè)計工程師不僅要考慮散熱片的熱阻問題,還要考慮每個散熱片的壓降。壓降越低,對遠離氣流源的器件進行降溫所需的空氣就越多。
由于空氣進出引腳陣列的空間更大,喇叭狀散熱片的壓降較低于垂直結(jié)構(gòu)的散熱片。為了說明喇叭狀引腳在多FPGA環(huán)境中的低壓降和增強降溫效果的雙重優(yōu)勢,我們可進行一項簡單的實驗,讓相同的FPGA使用三個散熱片,排成一列放在風扇后面。風扇提供一定的氣流,我們隨后測量溫度,確定散熱片的熱阻。每個FPGA的功耗都是30W。我們將實驗運行兩次,一次采用3個傳統(tǒng)鰭片引腳散熱片,一次采用3個喇叭狀引腳散熱片。我們使用的散熱片面積為2.05×2.05英寸,高度為1.1英寸,在自由氣流環(huán)境下提供的風扇風速為400LFM。
該實驗的結(jié)果表明,就使用多個散熱片的板而言,采用喇叭狀引腳會帶來巨大優(yōu)勢。實驗證明,在使用喇叭狀散熱片的情況下,第二和第三個器件的熱阻下降了 26%~29%。這一性能優(yōu)勢要歸功于散熱片的低熱阻以及低壓降。
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