某主板的铝基均热板设计、仿真与实验研究

本文针对某嵌入式计算机中的国产处理器主板采用铝基均热板散热技术,开展了均热板的结构设计、仿真分析与实验测试研究。提出一种均热板等效替代仿真分析方法,分析了高温65℃下采用铝基均热板的整机散热性能,并对实际工程样机中铝基均热板的散热性能进行了实验测试。测试结果表明:高温65℃环境下,均热板等效替代仿真分析结果相对实验测试结果的最大误差为4.8%,国产处理器结温的仿真误差为1%;常温下均热板上最大温差为4.7℃;高温65℃环境下均热板上最大温差为5.6℃,国产处理器最大结温100℃,低于允许结温105℃。由此得出,等效替代仿真分析方法准确性较高,能有效预估均热板散热性能,铝基均热板可以满足全密封嵌入式计算机中国产处理器主板的散热需求。

铝基均热板散热性能试验对比研究

铝基均热板作为一种新型高效散热设备,具有重量轻、体积小、均温性良好等优点,在嵌入式计算机领域具有很好的应用前景。文中基于嵌入式计算机中大量使用的国产处理器主板,开展了均热板散热盒、热管散热盒和铝合金散热盒在不同工况下的散热性能试验对比研究。测试结果表明,针对单国产处理器主板,热管散热盒的散热性能最好,铝基均热板的散热性能略差,但相对于铝合金散热盒,二者具有很大优势。

石墨烯–铝复合冷板散热性能试验研究

传统散热冷板以铝合金为主,其导热能力有限且本身密度较大,已无法满足嵌入式计算机对高效散热及轻量化的需求。针对该问题,文中提出将具有超高导热性能的石墨烯散热片粘贴在铝合金表面得到石墨烯–铝复合冷板,以石墨烯–铝复合冷板代替传统散热材料的方法,并对不同厚度、不同功耗下的石墨烯–铝复合冷板的导热效果进行了试验研究。测试结果表明,在铝合金表面贴石墨烯散热片可保证在整体质量增加较小的情况下显著提高冷板的导热能力,在3 mm厚的铝合金表面粘接2 mm厚的石墨烯散热片时导热性能最佳,导热系数达到360~370 W/(m·K),而质量仅占6 mm厚铝板质量的66.5%。因此石墨烯–铝复合冷板可应用于高性能、高集成、小型化嵌入式计算机的散热设计。

星载高性能计算机热设计及仿真分析

随着星载嵌入式计算机向高性能、高集成、小型化方向发展,系统内热流密度急剧增加,常规星上散热设计已无法满足系统对高效散热的迫切需求。文中以某星上数据处理机热设计需求为例,提出了以石墨散热片为主的全路径高效热传导方法,并开展了整机热仿真分析和试验测试。仿真分析和试验结果均表明热设计满足要求。为进一步验证石墨散热片对导热性能的提升程度,对粘贴石墨散热片和采用常规金属两种散热方法进行了模拟仿真和对比。结果表明,与采用常规金属散热相比,在热源集中的计算模块框架上贴石墨散热片,可使数字信号处理(Digital Signal Processor, DSP)芯片的节温低4℃左右。该结论可为后续以传导为主的星上高性能计算机热设计提供参考。