Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник






Алгоритм розрахунку температури поверхні чипу ІМС процесора

Лекція №5

Для розрахунку температури поверхні чипу необхідно у визначеній загальній тепловій схемі (Рис. 5) знайти значення теплових опорів окремих теплових елементів. Далі шляхом еквівалентних перетворень схеми привести до виду:

Де R - сумарний тепловий опір системи охолодження поверхні чипу;

θ1 – температура поверхні чипу, яку необхідно визначити;

Р – потужність, яка виділяється на поверхні чипу.

На основі схеми Рис. 6. складаємо рівняння:

θ1θ2 = Р · R , звідси

θ1 = Р · R + θ2

Виникає питання, від чого залежить потужність, що виділяється на поверхні чипу в сучасних цифрових ІМС. Відомо, що сучасні цифрові ІМС побудовані на основі комплементарних метало-окисел напівпровідникових (КМНО) структур, в яких основні витрати енергії визначаються витратами на перезарядку паразитних електричних ємностей, що визначаються елементами діелектричної ізоляції елементів самих структур.

Розглянемо крайній випадок. Електричну ємність визначимо площею чипу, наприклад S = 1 см2, та товщиною діелектрика, наприклад d = 0,1 мкм, матеріал діелектрика SiO2, ε ≈ 4, то:

Тактова частота ft = 2 ГГц = 2·109 Гц;

Напруга переминання U = 1В.

Відомо, що енергія, яка необхідна на заряд конденсатора С від джерела постійного струму з напругою U складе CU2; причому половину цієї енергії CU2/2 витрачається на схемі заряду ємності, половина накопичується на конденсаторі, яка після витрачається на елементах електричної схеми при розряді конденсатора.

При наведених даних потужність Р, що буде виділятись на чипі наближено в крайньому випадку можна визначити:

Р = ft ·CU2 = 2·10-9·3,5·10-8 ≈ 70 Вт

Наведене показує, що енергії, пов’язаної з пере зарядом паразитних ємностей чипу суттєво залежить від рівня технології (проектно технологічних норм – товщини діелектрика), тактової частоти та розмірів чипу. І для швидкодіючих чипів вона складає не менше одиниці ват.

Визначення Rч кондукцією від поверхні чипа до його основи.

де hч – товщина;

Sч – площа;

λч – коефіцієнт теплопровідності матеріалу чипу (кремнію λSi = 150 [Вт/м°С]).

Приймаємо hч = 0,7 мм; Sч = 1 см2, тоді

Визначення Rкр теплового опору кришки від зони її з’єднання з основою до протилежної поверхні:

де hк – товщина; Sч – площа; λч – коефіцієнт теплопровідності матеріалу кришки (корпусу).

Приймаємо hк = 2 мм; Sч = 25 см2; λк = 8 [Вт/м°С], матеріал 22ХС – кераміка на основі окислів Al2O3, тоді:

Визначення теплового опору шару Rш між поверхнею кришки та поверхнею радіатора.

Тут можна розглядати різні варіанти передачі теплової енергії між поверхнями кришки та радіатора:

ü шар може бути у вигляді тонкого газового або рідинного прошарку, який забезпечує передачу тепла між поверхнями конвекцією;

ü шар може бути у вигляді тонкого прошарку теплопровідної пасти у вигляді гелю, який між поверхнями передає тепло кондукцією.

Для першого випадку тепловий опір конвекцією, нехтуючи товщиною шару і тепловим опором його кондукцією, тепловий опір можна визначити:

де Sш – площа шару;

αкш, αкш – коефіцієнти тепловіддачі конвекцією кришка–шар (αкш), та шар–радіатор (αкш).

Враховуючи малу товщину шару, та високий при цьому градієнт температури в шарі, то можуть створюватися умови передачі теплової енергії від природних до примусових конвекцією як для газу, так і для рідини.

Тому коефіцієнти тепловіддачі αкш і αкш можуть знаходитися в діапазоні значень:

- для газового шару 2÷150 [Вт/м°С];

- для шару рідини 200÷3000 [Вт/м°С].

Якщо обмежимося можливими реальними значеннями для газового шару 30÷100 [Вт/м°С] та шару рідини 300÷1000 [Вт/м°С], то:

Наведені значення опорів Rш рід та Rш газу показують можливі реально значення Rш коли має місце якісний тепловий контакт між радіатором і корпусом ІМС, або він втрачений в процесі експлуатації.

Тепловий опір радіатора R р. Обмежимося тільки опором конвекцією між поверхнею радіатора та середовищем (опором кондукцією по матеріалу радіатора знехтуємо).

де Sр – площа поверхні радіатора, що віддає тепло;

αр – коефіцієнти тепловіддачі.

Приймаємо αр = 10÷100 Вт/м2·°С; Sр = 50÷300 см2, тоді:

Визначення теплового опору основи Rос від зони її з’єднання з кришкою до протилежної сторони (зони виводів):

де hос – товщина; Sк – площа основи корпусу; λос – коефіцієнт теплопровідності матеріалу основи корпусу.

Приймаємо hос = 2 мм; Sк = 25 см2; λос = 8 Вт/м°С, тоді:

Тепловий опір виводів Rв:

де hв – довжина; Sв – площа перетину; Nв – число виводів; λв – коефіцієнт теплопровідності матеріалу виводів.

Приймаємо Nв = 400 одиниць; hв = 1 мм; Sв = 1 мм2; λв = 120 Вт/м°С, тоді:

Тепловий опір ділянки контактної зони друкованої плати Rдп 11 кондукцією з однією на протилежну її сторону:

де hдп – довжина; Sз – площа зони контактів друкованої плати; λдп – коефіцієнт теплопровідності плати.

Приймаємо hдп = 3 мм; Sз = 25 см2; λдп = 10 Вт/м°С, тоді:

Тепловий опір конвекцією контактної зони друкованої плати Rдп 12:

де αдп 12 – коефіцієнти тепловіддачі ділянки контактної зони друкованої плати;

Sз – площа зони;

Приймаємо αдп 12 = 5 Вт/м2°С, тоді:

Тепловий опір кондукцією ділянки друкованої плати Rдп 21 від зони контактів до зовнішнього периметру ділянки друкованої плати, який відноситься до ІМС.

де Dпв – ефективний діаметр зони контактів;

Dпз – ефективний діаметр ділянки плати ІМС.

Dпз = ,

де Sn – площа плати, що відноситься до ІМС.

Приймаємо Dпв/Dпв = 2, тоді:

Тепловий опір ділянки друкованої плати конвекцією за межами ділянки контактної зони:

де αдп 22 – коефіцієнти тепловіддачі ділянки за межами контактної зони;

Sп – площа ділянки друкованої плати, що відноситься до ІМС.

Приймаємо αдп 22 = 10÷100 Вт/м2·°С; Sп = 100 см2, тоді:

Приведемо еквівалентну схему з визначеними величинами теплових опорів.

θ1 = θ2 + Р · R = 20 + (10 ÷ 100) = 30 ÷ 120 °С


Читайте також:

  1. Rete-алгоритм
  2. Алгоритм
  3. Алгоритм
  4. Алгоритм 1.
  5. Алгоритм RLE
  6. Алгоритм безпосередньої заміни
  7. Алгоритм Берлекемпа-Мессі
  8. Алгоритм відшукання оптимального плану.
  9. Алгоритм Дейкстри.
  10. Алгоритм Деккера.
  11. Алгоритм Деккера.
  12. Алгоритм діагностики при травмах живота.




Переглядів: 531

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Приклад системи охолодження мікропроцесора | КОНЦЕПЦІЇ ПОХОДЖЕННЯ УКРАЇНСЬКОЇ КУЛЬТУРИ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.003 сек.