5G baz istasyonlarının soğutma zorlukları
2025 yılına kadar, iletişim endüstrisi dünyadaki elektriğin %20'sini tüketecek ve mobil iletişim ağlarında baz istasyonları büyük elektrik tüketicileridir ve enerji tüketiminin yaklaşık %80'i yaygın olarak dağıtılan baz istasyonlarından gelir. Daha fazla şifrelenmiş baz istasyonu, 5G ağlarının karşı karşıya olduğu büyük bir maliyet sorunu olan daha yüksek enerji tüketimi anlamına gelir.
Enerji yapısından, güç tüketimi daha yüksek maliyetler ve çevre kirliliği üzerinde daha büyük dolaylı baskı anlamına gelir.
Termal tasarım açısından, baz istasyonu daha fazla ısı üretir ve sıcaklık kontrolünün zorluğu keskin bir şekilde artar.
Haberleşme sektöründe çalışmış mühendisler bilirler ki haberleşme baz istasyonları genellikle sahada binaların çatılarına ve yüksek yerlere demir çerçeveler üzerine kurulur. Boyut ve ağırlık, ekipmanın kurulum kolaylığı için çok önemlidir."Tesadüfen" güç tüketimi, hacim ve ağırlık, termal tasarımdaki temel tasarım sınır koşullarıdır.
Geçmişteki tasarım alışkanlıklarından, baz istasyonu tipik bir kapalı doğal ısı dağıtma cihazıdır (dış mekan uygulamaları kesinlikle su geçirmez ve toz geçirmezlik gerektirir). Bileşenlerden ısı yayıldıktan sonra sadece iki yer vardır:
1. Dahili cihazlar tarafından emilen ısı, dahili enerjiye dönüştürülerek cihazın sıcaklığının yükselmesine neden olur;
2. Sıcaklık farkı nedeniyle, ısı yüksek sıcaklıktaki nesneden düşük sıcaklıktaki nesneye aktarılır - sıcaklık sabitlendiğinde, ısı aktarım hızı=ısı üretim hızı
Ürünlerin hacmini ve ağırlığını azaltmak için, bu tür ürünlerin termal tasarımına olan talep, aynı alanda ısı transfer verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve ısı transfer direncini azaltmak için gelişmiştir. Buradaki ısı transfer direnci, iç termal direnç ve dış termal direnç olarak ikiye ayrılır.
Dahili termal direncin azaltılması, ısı kaynağının kendisinin ısı yayma kabuğuna daha yakın olması için makul bir yonga düzeni gerektirir. Bu, donanım mühendisleri ve termal tasarım mühendislerinin ortak çalışmasıdır.
Malzeme açısından bakıldığında, çip ve mahfaza arasına bir termal arayüz malzemesinin uygulanması gerekir. 5G baz istasyonları, aşağıdaki yönlerden kendini gösteren termal arayüz malzemesinde büyük bir gelişmeyi teşvik edebilir:
1. Mümkün olan en düşük termal direnç - daha yüksek termal iletkenlik ve daha iyi arayüz ıslatılabilirliği gereklidir;
2. Güvenilirlik baz istasyonları, tüm dünyada, -40C~55C sıcaklık aralığında, arızadan sonra bakımı zor, mükemmel termal kararlılık, sarkma önleyici ve çatlama önleyici karmaşık dış ortam ortamlarında kullanılır.
3. Kullanılabilirlik-5G baz istasyonları, büyük miktarda ısı dağılımı kullanır ve malzeme montaj otomasyonu ve montaj sürecinde üretilen stres için gereksinimler vardır.
Doğal ısı yayılımının verimliliği sınırlıdır. Güç duvarı yaklaşımı ile baz istasyonlarının hava soğutması ve sıvı soğutması da incelenmektedir. Sıcaklık iyi kontrol edildiğinde, yalnızca ürünün güvenilirliğini etkilemekle kalmayacak, aynı zamanda cihazın güç tüketimini de azaltacaktır.
Kaçak akımın neden olduğu statik güç tüketimi, sıcaklığın artmasıyla hızla artacak ve çip üretim sürecinin evrimi ile transistörün boyutu küçüldükçe küçülecek ve kaçak akım daha büyük ve daha büyük hale gelecektir.
Bu, sıcaklığın çip güç tüketimi üzerindeki etkisinin giderek daha önemli hale geleceği anlamına geliyor. Sıcaklık uygun şekilde kontrol edilmezse, ürünün güç tüketimi artacak ve bu da daha fazla ısınacak ve ürünün's termal döngüsünün bozulmasına neden olacaktır.
Son yıllarda, elektrik harcamaları operatörlerin yaklaşık %20'sini oluşturuyor' ağ bakım maliyetleri. Güç sorunlarının operatörler için 5G ağlarına yatırım yapmaları için büyük bir baskı oluşturacağına şüphe yok.
Hükümet, operatörler, ekipman satıcıları ve elektrik şebekesi şirketlerinin, 5G baz istasyonlarının güç tüketimini ve elektrik maliyetlerini azaltmak için birlikte çalışması gerekiyor.
