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              進博會專題
              測試測量

              nVent:熱管理中的噪聲控制7要素

                2022年09月19日  

                在測試測量行業中,隨著電子設備的封裝密度不斷增加,由此產生的熱負荷和冷卻需求也在不斷增加,這也對系統內的熱管理產生了影響。由于采用主動冷卻技術,不斷增加的噪聲負荷逐漸成為一項亟待解決的問題,尤其是在實驗室或辦公室環境中。為了降低噪音影響,需要均衡考量多個影響因素:選擇合適風扇的數量和尺寸,過濾器的等級和尺寸,空氣過濾器或過濾器鼓風機的位置以及使用哪種格柵。舉例來說,進氣格柵和出口格柵存在一定差別,其他特性也不盡相同。因此,nVent建議檢查終端應用的聲學限制,然后進行內部噪音測量。

              01 因果關系:聲功率和聲壓級

                確定聲功率等級,以便對不同設備的聲功率進行客觀比較。在這種情況下,聲功率是聲源在單位時間內發出的總空氣傳播聲能。另一方面,聲壓是我們耳朵感知到的噪音。聲壓以分貝 (dB) 為單位測量,是聲源輻射的聲能傳輸到聲學環境并在特定位置測量的結果。

              02 系統性的部件組合:聲學設計

                任何系統的聲學設計都應在產品開發的早期階段開始。在這里,要注意兩個重要的參數:優化機箱設計和選擇合適風扇。在設計機箱時,要避免出現角落、邊緣和狹窄的管道,這些特征會導致噪音的產生。同時,還要檢查進氣口和排氣口的網孔板或金屬絲網是否能夠達到良好的通風效果。風扇的設計則取決于安裝位置的選擇和整個系統空氣阻力的大小。風扇樣式可以選擇軸流、離心和斜流風機等,這些都包含在風扇的尺寸設計中。此外,最終產品應用的工作點和風扇級數也需在設計過程中綜合考量。

              03 焦點:基于工作環境設計系統

                風機的噪音取決于風扇的性能及其速度——風量和產生的氣壓越高,產生的噪音就越大。從另一方面來說,這也意味著要降低噪音,就要考慮到系統最大功率損耗的影響,并將風量和氣壓降低到所需的最小值。此外,機柜、系統或機箱的空氣阻力也是必須考慮的方面。因此,空氣阻力必須保持盡可能低。nVent還建議在應用程序中提供風扇控制系統,該系統可以根據當前需求調整冷卻性能,并確保在低負荷下顯著降低噪音。

              04 優化溫差:最高環境溫度和出風口溫度

                溫差 (ΔT) 定義了從進風口(環境溫度)到出風口的允許溫度范圍,并顯著影響系統的制冷量需求。在做相應計算時要考慮以下問題:預計最高溫度將保持多長時間?秒、分鐘、小時、天?在最高溫度下是否需要全功率?為了降低與冷卻相關的噪聲水平,優化通過系統的氣流是最重要的考慮因素之一。這種優化從板卡開始,在設計時應該考慮到理想的熱性能,只有所有部件的完美放置才能最大限度地減少氣流阻塞的發生。在 nVent,散熱器的尺寸、結構和方向在熱概念開發過程中已經通過模型模擬確定。此外,在組裝系統時,可以通過使用擋板封閉前面板的空槽位,來保證空氣流向熱源的路線。

              05 交互冷卻概念:寂靜之聲--傳導冷卻機箱

                根據應用和位置的不同,適用于節能和降噪冷卻的解決方案不同。例如,傳導冷卻適用于冷卻過程中不得產生任何噪音的情況,并且必須防止出現因風扇故障而停機的情況。這些要求可以通過使用安裝在印刷電路板上的傳導冷卻組件(CCA)框架或封閉殼體來滿足。它們連接到插卡式 PCB 用于冷卻的銅表面,以及直接覆蓋到功耗組件的表面。熱量從熱源傳遞到 傳導冷卻組件(CCA),然后從那里通過縮緊條傳遞到導冷機箱外殼并消散。

                需要指出的是在功耗組件(處理器或 FPGA)和傳導冷卻組件(CCA)之間需要導熱膏,這確保了良性接觸并補償了產生的公差。需要注意,這種為實驗室環境開發的冷卻方案,其冷卻性能會低于使用強制空氣冷卻性能。同時,由于這種冷卻方案需要專門開發插件卡及其他特殊部件,因此其購買成本要高于風冷系統。

              06 交互冷卻概念:高效-模塊化的液冷解決方案

                盡管目前在技術環境中使用水/冷卻液作為冷卻介質還不容易被接受,但這里還是要提到兩種非常高效節能的冷卻解決方案:帶有水冷散熱板的傳導冷卻機箱和局部液體冷卻。此處使用的方法包括液體循環冷卻和噴淋冷卻。然而,當液體與電子設備直接接觸時,僅可使用非導電介質,因此其應用范圍有限。相關的硬件接口是QD快速接頭以及防噴濺、防滴漏閥門等。如果使用這兩種方法,必須確?;A設施允許使用這類冷卻方案。此外,這類方案的初始成本較高,其使用的泵和閥門必須安裝在外部,相應也會產生一定噪音。

              07 優先級問題:哪種冷卻解決方案更合適

                為了盡可能的實現低噪音,必須對整個系統的所有部分進行優化,關鍵是在可降低的噪音水平、冷卻性能和可用預算之間找到合適的折衷方案。盈凡電氣建議:評估應用。在什么溫度和什么類型的環境中通常需要什么性能?nVent SCHROFF的專家可以為測試測量系統和設備的節能和降噪冷卻需求,提供廣泛的硬件組件、流程和服務。

              (來源:盈凡電氣)

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