소개

Boyd는 랙 장착형 위성 추적, 원격 측정 및 텔레커맨드(TT&C) 장치 내에 보관된 고전력 PCIe 카드를 냉각하는 까다로운 작업을 수행했습니다. 이 제품은 위성 제어 센터와 위성 자체 사이의 중요한 다리 역할을합니다.

도전

문제의 PCIe 카드는 작동 조건에 따라 40-50W의 전력을 소비해야했습니다. 추가적인 능동 냉각에 대한 고객의 한계로 인해 Boyd는 시스템의 기존 팬 어레이를 활용하는 수동 솔루션을 찾아야 했습니다.

냉각 솔루션의 주요 초점은 BGA 장치 온도를 최소로 유지해 PCIe 카드의 MTBF를 최대화하는 것이었습니다.

솔루션

이러한 수준의 전력 손실에서는 히트 파이프 / 라디에이터 핀 설계가 가장 효과적인 선택이었습니다. 오늘날의 하이 엔드 컴퓨터 그래픽 카드는 열을 덤프하기 위해 유사한 시스템을 사용합니다. 그러나 이들 중 대부분은 작은 온보드 팬으로 능동적으로 냉각됩니다. 시스템을 수동적으로 유지하기 위해 Boyd는 더 큰 핀 스택이 두 번째 슬롯을 차지하는 듀얼 슬롯 디자인을 살펴보기로 결정했습니다.

Boyd는 FPGA, PHY, DDR, DDS, Omap, Bridge 및 LTM 패키지를 포함하는 상세한 CFD 기본 모델을 만들었습니다. PCB 열 특성은 고객이 지정한 접지 및 전력 층의 수에 의해 정의되었습니다. RF 및 방열판 보드와 같은 시스템의 다른 구성 요소는 열 발산 PCB 보드로 모델링되었습니다. 그런 다음 시스템은 고도 압력 750hPa 및 유속 300LFM으로 55°C의 주변 온도에서 분석되었습니다.

기본 CFD 시뮬레이션에서 Boyd는 위의 조건에서 기판의 흐름 및 온도 맵, 구성 요소 접합 온도 및 케이스 열을 결정할 수 있었습니다. 이 기본 모델은 열 솔루션을 마무리하기 위해 다음과 같이 변경되었습니다.

• 열 한계 이상 이상의 부품의 경우 안전한 작동 범위로 가져오기 위해 필요한 최소 방열판 열 저항을 찾기 위해 계산이 수행되었습니다.
• 최소 접합 온도 요구 사항을 초과하는 모든 구성 요소에 대한 열 솔루션을 설계했습니다.
• DFM, 비용, 성능을 위한 방열판 최적화.

산출물/결과

테스트를 위해 완전한 열 보고서 및 샘플 장치가 고객에게 제공되었습니다. NH 라코니아에 있는 본사에 있는 Boyd의 신속한 프로토타이핑 시설에서 생산된 이 샘플 유닛을 통해 고객은 열 솔루션을 빠르고 효과적으로 검증할 수 있었습니다. 성공적인 샘플 테스트 후, Boyd는 최종 제품에 사용하기 위해 PCIe 카드 냉각 솔루션의 전체 생산 실행을 시작했습니다. 개념에서 생산에 이르기까지 - 그리고 그 사이의 모든 것 - Boyd는이 어려운 열 문제에 대한 비용 효율적이고 시기 적절한 솔루션을 제공 할 수있었습니다.

• 위의 테스트 조건(55°C, 750hPaand 300LFM)에서 모든 구성품은 최대 접합 온도 제한을 낮게 유지했습니다.
• 주변 온도 55°C에서 제안된 히트 싱크 설계를 사용할 경우 인클로저 내부의 주변 온도 85°C 미만
• 사이드 배플은 공기 바이 패스를 방지하고 접합 온도를 더 향상시킬 수 있기 때문에 권장되었습니다.
• 히트 파이프의 전략적 3D 라우팅은 열이 pcbas의 표면을 가로 질러 지느러미까지 확산할 수 있게 했습니다.

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