Problémy s chladením základňových staníc 5G

Do roku 2025 bude komunikačný priemysel spotrebovať 20 % svetovej' Viac šifrovaných základňových staníc znamená vyššiu spotrebu energie, čo je hlavná nákladová výzva, ktorej čelia siete 5G.

Z energetickej štruktúry znamená spotreba energie vyššie náklady a väčší nepriamy tlak na znečisťovanie životného prostredia.

Z hľadiska tepelného dizajnu základňová stanica generuje viac tepla a náročnosť regulácie teploty prudko stúpa.

Inžinieri, ktorí pracovali v komunikačnom priemysle, vedia, že komunikačné základňové stanice sú zvyčajne inštalované na železných rámoch na strechách budov a vysokých miestach v teréne. Veľkosť a hmotnosť sú veľmi dôležité pre pohodlnú inštaláciu zariadenia."Zhodou okolností" je, že spotreba energie, objem a hmotnosť sú základné hraničné podmienky návrhu v tepelnom dizajne.

Z minulých dizajnových zvyklostí je základňová stanica typickým uzavretým zariadením na prirodzený odvod tepla (vonkajšie aplikácie vyžadujú prísnu vodotesnosť a prachotesnosť). Po vyžarovaní tepla z komponentov existujú iba dve miesta:

1. Absorbované vnútornými zariadeniami - teplo sa premieňa na vnútornú energiu, čo spôsobuje zvýšenie teploty zariadenia;

2. V dôsledku rozdielu teplôt dochádza k prenosu tepla z vysokoteplotného objektu do nízkoteplotného objektu-keď sa teplota stabilizuje, rýchlosť prenosu tepla=rýchlosť tvorby tepla

Na zníženie objemu a hmotnosti produktov sa vyvinul dopyt po tepelnom dizajne takýchto produktov, aby sa maximalizovala účinnosť prenosu tepla a znížil sa odpor prenosu tepla v rovnakom priestore. Odpor prestupu tepla sa tu delí na vnútorný tepelný odpor a vonkajší tepelný odpor.

Zníženie vnútorného tepelného odporu vyžaduje rozumné rozloženie čipu, aby bol samotný zdroj tepla bližšie k plášťu odvádzajúceho teplo. Ide o spoločnú prácu hardvérových inžinierov a inžinierov tepelného dizajnu.

Z materiálového hľadiska je potrebné naniesť medzi čip a puzdro materiál tepelného rozhrania. Základňové stanice 5G môžu podporiť veľké zlepšenie materiálu tepelného rozhrania, čo sa prejavuje v nasledujúcich aspektoch:

1. Vyžaduje sa čo najnižší tepelný odpor – vyššia tepelná vodivosť a lepšia zmáčavosť rozhrania;

2. Spoľahlivosť-základňové stanice sa používajú v zložitých vonkajších prostrediach, po celom svete, s teplotným rozsahom -40C~55C, ťažko sa udržujú po poruche-vynikajúca tepelná stabilita, ochrana proti prehýbaniu a praskaniu

3. Použiteľnosť-5G základňové stanice využívajú veľké množstvo odvodu tepla a existujú požiadavky na automatizáciu montáže materiálu a napätie vznikajúce v procese montáže.

Účinnosť prirodzeného rozptylu tepla je obmedzená. S približovaním sa silovej steny sa študuje aj vzduchové a kvapalinové chladenie základňových staníc. Keď je teplota dobre kontrolovaná, ovplyvní to nielen spoľahlivosť produktu, ale zníži aj spotrebu energie zariadenia.

Statická spotreba energie spôsobená zvodovým prúdom bude rapídne stúpať so zvyšujúcou sa teplotou a s vývojom procesu výroby čipu sa veľkosť tranzistora zmenšuje a zmenšuje a zvodový prúd sa bude zväčšovať a zväčšovať.

To znamená, že vplyv teploty na spotrebu energie čipu bude čoraz výraznejší. Ak teplota nie je správne kontrolovaná, spotreba energie produktu sa zvýši, čo sa bude ďalej zahrievať a spôsobí zhoršenie tepelného cyklu produktu'

V posledných rokoch predstavovali náklady na elektrinu asi 20 % operátorov' náklady na údržbu siete. Niet pochýb o tom, že problémy s napájaním sa stanú obrovským tlakom na to, aby operátori investovali do 5G sietí.

Vláda, operátori, predajcovia zariadení a spoločnosti v oblasti elektrickej siete musia spolupracovať na znížení spotreby energie a nákladov na elektrickú energiu základňových staníc 5G.