Тепловые проблемы базовой станции 5G
28.05.2024
К 2025 году индустрия связи будет потреблять 20% мировой электроэнергии, а в мобильных сетях базовые станции являются крупными потребителями энергии, причем около 80% их мощности поступает от широко распространенных базовых станций. Увеличение плотности базовых станций означает более высокое энергопотребление, что является серьезной проблемой с точки зрения затрат для сетей 5G.
С точки зрения энергетической структуры, потребление электроэнергии означает более высокие затраты и большее косвенное давление на окружающую среду. С точки зрения термического дизайна, тепло, выделяемое базовой станцией, увеличивается, и сложность контроля температуры резко возрастает. Согласно измеренным данным, потребление энергии базовой станцией 5G в 2,5-4 раза выше, чем у станции 4G.
Инженеры, работающие в индустрии связи, знают, что коммуникационная базовая станция обычно устанавливается на железной стойке, высоко в поле или на крыше здания. Объем и вес очень важны для удобства установки оборудования. Как ни странно, для потребления энергии, объем и вес оборудования являются основными граничными условиями в термическом дизайне.
Исходя из предыдущих привычек проектирования, базовая станция является типичным закрытым оборудованием с естественным теплоотводом. Наружное применение требует строгой водо- и пыленепроницаемости, при этом тепловая картина будет следующая:
|
2. Передача тепла от высокой температуры к низкой из-за разницы температур — когда температура стабилизируется, скорость передачи тепла будет равна скорости генерации тепла. |
В закрытых системах с естественным теплоотводом, когда температура стабилизируется, все тепло передается корпусу, а затем от корпуса в окружающую среду. Путь передачи тепла следующий:
Чип (источник нагрева)→Интерфейсные материалы→↓
термическая структура→внутренний воздух→корпус→внешняя среда.
Для уменьшения объема и веса оборудования требования к термическому дизайну таких продуктов развиваются в направлении повышения эффективности теплопередачи и снижения теплового сопротивления, насколько это возможно в том же пространстве. Тепловое сопротивление здесь делится на внутреннее и внешнее. Снижение внутреннего теплового сопротивления требует разумного расположения чипов, чтобы источник тепла находился ближе к теплоотводящему корпусу. Это совместная работа инженеров-конструкторов и инженеров по термическому дизайну. С точки зрения материалов, между чипом и корпусом необходимо применять теплопроводящие интерфейсные материалы. Базовая станция 5G может способствовать значительному улучшению теплопроводящих интерфейсных материалов, что проявляется в следующих аспектах:
1. Максимально возможное снижение теплового сопротивления — более высокая теплопроводность и лучшее интерфейсное покрытие;
2. Надежность — базовая станция используется в сложной обстановке по всему миру, диапазон рабочих температур достигает от -40°C до 55°C. После сбоя трудно провести обслуживание, поэтому станция должна иметь отличную термическую стабильность и устойчивость к тепловым повреждениям.
3. Удобство использования — базовая станция 5G требует значительной мощности, а большое количество электронных компонентов на общем шасси излучает огромное количество тепла, что предъявляет повышенные требования к автоматизации сборки материалов и стрессовых ситуаций, возникающих в процессе сборки.
Из корпуса изделия происходит рассеивание тепла, и необходимо разработать более разумную форму ребер охладителя для соответствия высокому потреблению энергии базовой станции. На уровне материалов требуются материалы с меньшей плотностью, лучшей теплопроводностью и сильной коррозионной стойкостью. Применение охладителя на основе нерегулируемого выброса на базовой станции основано на ее характеристиках высокой теплопроводности и низкой плотности. Из-за этого продукты с двухфазным потоком будут широко использоваться на базовых станциях. Возникновение технологии полутвердого литья под давлением также способствует улучшению теплопроводности материалов литых корпусов.
Эффективность естественного теплоотвода ограничена. С приближением к максимуму потребления энергии также исследуются воздушное и жидкостное охлаждение базовой станции. Хороший контроль температуры не только улучшит надежность продукта, но и снизит потребление злектроэнергии оборудования. Статическое потребление энергии, вызванное утечкой тока, будет быстро увеличиваться с повышением температуры. Однако по мере прогресса технологии производства чипов размер транзисторов становится все меньше и меньше, а утечка тока будет все больше и больше. Это означает, что влияние температуры на потребление энергии чипа также станет более значительным. Если температура не контролируется должным образом, потребление электроэнергии оборудования увеличится, что приведёт к дополнительному нагреву, вызывая ухудшение термического цикла всего изделия.
Теплоотводы/ радиаторы в нашем каталоге поставок.
По материалам с сайта компании Wedtop, производителя радиаторов для электроники по индивидуальному заказу. Заказать продукцию Wedtop вы можете у нас, отправив запрос на электронную почту info@west-l.ru. Наши специалисты проконсультируют по срокам доставки и стоимости товара.