Avkjølingsutfordringene til 5G-basestasjoner
Innen 2025 vil kommunikasjonsindustrien forbruke 20 % av verdens's elektrisitet, og i mobile kommunikasjonsnettverk er basestasjoner store forbrukere av elektrisitet, og omtrent 80 % av energiforbruket kommer fra bredt distribuerte basestasjoner. Flere krypterte basestasjoner betyr høyere energiforbruk, som er en stor kostnadsutfordring 5G-nettverk står overfor.
Fra energistrukturen betyr kraftforbruk høyere kostnader og større indirekte press på miljøforurensning.
Fra perspektivet til termisk design genererer basestasjonen mer varme, og vanskeligheten med temperaturkontroll øker kraftig.
Ingeniører som har jobbet i kommunikasjonsbransjen vet at kommunikasjonsbasestasjoner vanligvis er installert på jernrammer på taket av bygninger og høye steder i felten. Størrelsen og vekten er svært viktig for installasjonsvennligheten til utstyret."Tilfeldigvis" er at strømforbruk, volum og vekt er kjernedesigngrensebetingelsene i termisk design.
Fra tidligere designvaner er basestasjonen en typisk lukket naturlig varmeavledningsenhet (utendørsapplikasjoner krever strengt vanntett og støvtett). Etter at varmen avgis fra komponentene, er det bare to steder:
1. Absorbert av interne enheter - varme omdannes til intern energi, noe som får enhetens temperatur til å stige;
2. På grunn av temperaturforskjellen overføres varme fra høytemperaturobjektet til lavtemperaturobjektet - når temperaturen stabiliserer seg, varmeoverføringshastigheten =varmegenereringshastigheten
For å redusere volumet og vekten til produktene har etterspørselen etter termisk design av slike produkter utviklet seg for å maksimere varmeoverføringseffektiviteten og redusere varmeoverføringsmotstanden i samme rom. Varmeoverføringsmotstanden er her delt inn i intern termisk motstand og ekstern termisk motstand.
Reduksjonen av intern termisk motstand krever en rimelig brikkeoppsett, slik at selve varmekilden er nærmere varmeavledningsskallet. Dette er samarbeidet mellom maskinvareingeniører og termiske designingeniører.
Fra et materialsynspunkt må et termisk grensesnittmateriale påføres mellom brikken og huset. 5G-basestasjoner kan fremme en stor forbedring i det termiske grensesnittmaterialet, som kommer til uttrykk i følgende aspekter:
1. Det kreves lavest mulig termisk motstand - høyere termisk ledningsevne og bedre grensesnittfuktbarhet;
2. Pålitelighet-basestasjoner brukes i komplekse utendørsmiljøer, over hele verden, med et temperaturområde på -40C~55C, vanskelig å opprettholde etter feil - utmerket termisk stabilitet, anti-sagging og anti-sprekker
3. Usability-5G basestasjoner bruker en stor mengde varmespredning, og det er krav til materialmonteringsautomatisering og stress generert i monteringsprosessen.
Effektiviteten til naturlig varmespredning er begrenset. Med tilnærmingen til kraftveggen studeres også luftkjøling og væskekjøling av basestasjoner. Når temperaturen er godt kontrollert, vil det ikke bare påvirke påliteligheten til produktet, men også redusere strømforbruket til enheten.
Det statiske strømforbruket forårsaket av lekkasjestrømmen vil stige raskt med temperaturstigningen, og med utviklingen av brikkefremstillingsprosessen blir størrelsen på transistoren mindre og mindre, og lekkasjestrømmen vil bli større og større.
Dette betyr at effekten av temperatur på strømforbruket til brikken vil bli mer og mer betydelig. Hvis temperaturen ikke er riktig kontrollert, vil strømforbruket til produktet øke, noe som vil varmes opp ytterligere og føre til at produktets's termiske syklus forverres.
De siste årene har strømutgiftene utgjort ca. 20 % av operatørene' vedlikeholdskostnader for nettverket. Det er ingen tvil om at strømproblemer vil bli et enormt press for operatører til å investere i 5G-nettverk.
Myndighetene, operatørene, utstyrsleverandørene og strømnettselskapene må samarbeide for å redusere strømforbruket og strømkostnadene til 5G-basestasjoner.
