스마트폰 열 설계 사례 연구

소개

늦은 2009, 팜은 Pixi라는 시간에 가장 작은 스마트 폰 중 하나를 발표했다. 작은 크기로 인해 Pixi에는 몇 가지 열 문제가 있었습니다. Palm은 전반적인 열 평가를 위해 Boyd Corporation의 열 부문인 Aavid로 전환하고 차세대 릴리스를 위해 휴대 전화의 열 성능을 향상시켰습니다. Aavid는 다양한 구성하에서 Pixi 성능을 향상시키기 위한 열 솔루션을 제공할 수 있었습니다.

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도전 과제

Pixi는 2.63인치 터치스크린과 QWERTY 키보드를 갖추고 있습니다. Palm Pixi는 케이블 플러그인 충전기뿐만 아니라 무선 Palm Touchstone 충전 독(dock)를 사용하여 충전할 수 있습니다. 플라스틱으로 된 후면부에는 금속 면판이 있어 배터리와 내부 하드웨어를 보호합니다.

Pixi는 고객사가 제공한 이전의 테스트 데이터 조건에 기반하여 CFD에서 모델링되어야 했습니다. CFD에서의 베이스 라인 모델은 테스트 데이터와 일치하도록 검증되었습니다. 전화기는 세 개의 다른 방향(테이블에 수평 및 수직, 충전 독에 7.5도 기울여서 장착)으로 주위 실내 온도에서 자연 대류 상태 조건하에 냉각됩니다. 전화기가 충전 독에 장착되면 독에서는 전화기의 뒷면 및 배터리와 직접 접촉하는 열이 추가로 발생합니다.

Pixi 전화기의 CFD 열 제한 사항에는 부품의 작동 가능한 최대 온도, 전화기 터치 온도, 배터리 작동 온도가 포함됩니다.

초기의 CFD 결과는 다음과 같은 사실을 보여주었습니다.
- 전화기 앞 면의 표면 열의 대부분은 키보드 부분에 있습니다.
- 배터리는 메인 프로세서 보드에 있는 부품에서 나오는 열을 받아 뜨거워지고 있습니다.
- 전화기가 충전 독에 장착되면 다른 방향과 비교했을 때 전화기 뒷면과 배터리가 약간 더 높습니다.

해결책

초기 CFD 결과를 통해 수직 방향의 온도 판독 값이 수평 방향보다 약간 더 높지만 전화기를 충전기 독에 장착했을 때 온도가 가장 높은 것으로 판명되었습니다. 대부분의 부품은 열적으로 안전하기 때문에 주안점은 배터리의 작동 온도를 낮추는 것입니다. 배터리는 메인 PCB, 보조 PCB 부품 및 뒷면의 충전기 독으로 인해 뜨거워집니다. 배터리를 격리하고 배터리 온도를 낮추기 위해 에어로젤 절연재가 배터리의 측면 및 하단의 빈 공간 주위에 배치되었습니다. 그리고 표면의 열 확산을 향상하고 표면 접촉 온도를 낮추기 위해 금속 코팅을 내부 커버에 추가했습니다.

산출물/결과

Aavid는 다양한 방향 조건 하에서 Pixi 전화기를 평가한 CFD 모델에 대한 자세한 보고서를 제공했습니다. CFD 결과는 열 테스트 데이터와 유사합니다. 초기 CFD 결과는 전화기 표면에 국소적으로 뜨거운 영역과 배터리 온도를 낮춰야 하는 필요성을 보여줍니다. 배터리 주변에 에어로젤을 추가하고 전화기 커버의 내부 표면에 금속을 코팅하여 전반적인 표면 온도와 배터리 온도를 개선했습니다. 이렇게 문제의 원인을 개선하면 전화기의 전반적인 성능을 향상하는 데 도움이 됩니다. Aavid가 제안한 열 개선 사항을 통해 Palm은 차세대 Pixi를 자신있게 출시할 수 있었습니다.

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