【经验】VR设备散热方案怎么选?Flotherm XT热仿真软件对比被动散热及风冷散热的优劣势
随着元宇宙概念的火热,市场对VR设备的性能需求越来越高,这需要芯片具有更强大的算力,也就意味着设备的热功耗越来越高,本文针对消费电子领域的VR设备,以Flotherm XT热仿真的方式,分析各散热方案的散热能力与优劣性。
VR设备整机的ID设计与简易结构、功耗情况、温度要求等,如下图所示:
其主要发热源为pcb上的芯片,其中主芯片功耗最高,对于VR这类消费电子产品,其外壳普遍采用塑料,内部空间较小,对散热设计有很高的要求,目前主要采用被动散热方案或主动散热(风冷)方案。
1、首先是被动散热方案,被动散热又分为两种形式:
(1)一种是将热量从芯片传导至外壳,利用外壳的自然对流与热辐射散热,其结构与传热路径如下图所示,对于此方案,需要使用导热界面材料如博恩的4.5W/m.K导热脂BN-G500,将热量从热量集中的芯片传导至铝散热器并分散开,而后传导至外壳,实现最优的对流和辐射散热效果。
利用Flotherm XT热仿真软件进行仿真,该方案的芯片温度与温度分布云图如下图所示,分析结果可以看出,对于此模型而言,其功耗高达10W,被动散热能力有限,在40℃环境温度下芯片温度远超85℃,并且存在一定的温度集中。这种散热方式适合低功耗、发热源与外壳距离近、外壳导热系数较高的产品。
(2)另一种被动散热思路为在外壳上进行开孔,将风引入设备内,进行自然对流散热,其粗略结构如下图所示。对于此方案,一方面使用散热齿的散热器增加自然对流的散热量,另一方面,将传导至散热器上的热量传导至外壳进行散热,此时可以使用汉华KGH070石墨均温片,将齿片集中的热量分散至外壳,使外壳实现最高的对流与辐射散热。
该方案的芯片温度与温度分布云图仿真结果如下图所示,可以看到所有芯片的温度相较于上一种方案有所下降,更重要的是,使用均温石墨片后的外壳温度分布相较于上一种方案更均匀,即散热效率更高。此方案适合可以开孔的设备,并且内部需要有足够的空间使空气流动,对发热源位置无特殊要求。
2、从上面结果可以看到,被动方案的散热能力有限,无法满足高功耗使用要求,此时需要使用主动散热方案,对于大多数设备,主要采用风冷散热。其形式也主要分为两种:
(1)风扇+散热器方案:其结构爆炸图如下图所示,热量从芯片经BN-G500导热脂到散热器,使用台达ND35C05离心风扇(风量1.846CFM,风压21.8mmH2O)将冷风从前壳导入流经散热器,将热量导出。
风扇+散热器方案的芯片温度与温度分布云图仿真结果如下图所示,可以看到所有芯片的温度相较于被动散热方案下降显著,所有热源温度都满足要求。此方案需要使用较大散热器,适合内部空间较大设备;并且此方案由于进出风口不对称,进风口一侧温度较出风口一侧显著较低,此问题可使用石墨均温片进行一定程度的优化,但无法避免。
(2)风扇+热管散热器方案:对于VR设备而言,其需要直接接触人脸,并且内部结构非常紧凑,针对上一种风扇+散热器方案不可避免的温度分布不对称与需要较大空间问题,需要采用风扇+热管散热器方案进行优化。其结构爆炸图如下图所示,芯片热量经由铜散热器传导至热管后,快速传导至齿片散热器处,经由台达ND35C05风扇将热量散出。
风扇+热管散热器方案的芯片温度与温度分布云图仿真结果如下图所示,所有芯片的温度相较于上一种风冷散热方案有一定下降,所有热源温度都满足要求。此方案整机温度分布对称,散热效率高,能有效节约散热组件所需要的空间,是未来更高功耗的VR设备的首选散热方案,也是目前消费电子领域小型设备的最佳散热方案。
通过以上FlothermXT热仿真结果我们可以知道,对于不同的散热方案,其特点各不相同,如果在设计阶段引入热仿真,设计合适的散热方案,可以大幅减少试错时间成本。如有需要可联系世强热仿真工程师,我们将为您提供从优选方案、散热设计、热仿真、选型到成品一整套的散热解决方案,帮助提升研发效率,解决散热难题。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由吴诚提供,版权归世强硬创平台所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:世强硬创平台”。
相关研发服务和供应服务
相关推荐
【经验】如何使用热仿真软件FlothermXT进行并联风扇散热器风道优化设计?
一客户研发的产品散热器风道较长,使用的两个台达风扇ASB0412VHA-A并联进行散热,实测散热能力无法达到要求,客户分析可能是因为两个风扇并排导致中心位置无风,热量集中于中心,新方案希望两个风扇稍微分开,中间留出出风位置,让风能从中间吹出,希望我们帮忙分析可行性并进行提出优化建议。
设计经验 发布时间 : 2023-06-26
【经验】从热设计角度谈谈散热风扇如何选型、摆放、风道设计
风扇作为风冷散热的核心部件,如何选型和摆放是个重要且关键的问题;目前电子产品里面涉及到的风扇主要是轴流风扇和鼓风机两种,前者风量高、风压低、噪音小,后者则基本相反:风压高、风量低、噪音相对较大,根据不同场合选择合适类型。在热设计时需要明确风扇的风量、风压和PQ曲线信息,以匹配合适的工作点。
设计经验 发布时间 : 2023-06-16
【经验】风扇的风量参数选型经验
因此,在医疗、通信、汽车、电源模块等诸多领域,当自然冷却难以达到降温作用时,风扇成为不可或缺的产品。然而,对于新产品的风扇选型,客户不知从何下手,本文将讲解风扇的风量参数初步选型经验。选择台达风扇时要考虑的因素包括:风量、风压、风道阻力特性、应用环境等。
设计经验 发布时间 : 2022-08-31
台达DC/EC风扇选型表
台达提供风扇厚度包含3.28~409mm,电压包含3~52V,转速包含1500~32500转,风量0.17CFM~20289CMH, 风压包含0.208inchH₂O~1807Pa,噪音包含10~83.5dB-A ,选型器包含普通风扇和EC风机,覆盖面广
产品型号
|
品类
|
尺寸(mm)
|
厚度(mm)
|
电压(V)
|
转速(RPM)
|
风量(CFM/CMH)
|
风压(mmH₂O/inchH₂O/Pa)
|
噪音(dB-A)
|
讯号
|
EFB0424VHD-CP0
|
DC风扇
|
40mm
|
20mm
|
24VDC
|
9000RPM
|
9.36CFM
|
9.65mmH₂O
|
37.3dBA
|
PWM/F00
|
选型表 - 台达 立即选型
爰美达散热高达300W/CM2嵌入式热管与600W高功率0.4mm不锈钢超薄VC解决严苛的热管理需求
描述- 爱美达(AAVID)隶属于宝德(BOYD)集团,1964年创立于美国新罕布什尔州,至今己有50多年的历史,是全球散热产品及散热系统管理解决方案的领导者。公司提供行业中最广泛的产品线,从最小的板级散热到几千万瓦的工业用散热产品;服务的市场非常广泛,包括服务器、汽车、电信、LED、医疗设备、消费电子、军事和航空航天、测试设备、电力等各产业。
型号- LCS7846G1,LCS 951-50126,CHILLER 900-27969
IP68防尘防水风扇定制
可定制DC风扇的尺寸范围:15mm~225mm;转速:≤16500 RPM;噪音:≥10.4dB,还可定制厚度、电压、风量、风压等参数,符合 RoHS 标准。
服务提供商 - 台达 进入
【IC】迈来芯率先在全球推出60W单线圈无传感器BLDC驱动芯片,具有高集成度的优势,能驱动24V风扇
迈来芯宣布推出24V/60W单线圈无传感器BLDC驱动芯片MLX90416,以迈来芯的“No-Hall”技术为核心,无需反馈传感器,采用先进的集成驱动和反馈算法,实现与三相驱动芯片相媲美的静音、无振感运行效果。
产品 发布时间 : 2024-10-19
台达全新微型风扇,最小尺寸12mm,最小厚度3mm,超静音低至23dB
便携式智能电子产品在运行过程中往往需要安装微型静音风扇来解决散热问题,以保障产品性能更优,使用寿命更长。台达推出全新的微型风扇系列采用空心杯电机技术,与传统电机相比,允许新型电机轮毂尺寸做到减少50%尺寸和厚度降低41%的风扇。电机内置有PWM控制功能,在40℃操作运行环境下使用寿命延长3万小时以上,不仅有更小的转速公差,而且轴承运行噪音会更低。是无人机、4K相机、运动相机、AR、VR、美容仪
活动 发布时间 : 2022-07-28
散热器:高科技产品热管理的关键守护者
散热器成为了精密设备中不可或缺的“冷静卫士”,本文CZT将深入探索散热器的世界,从定义出发,解析其种类,并探讨其广泛的应用场景。
技术探讨 发布时间 : 2024-10-10
台达(DELTA)Superflo 轴承风扇选型指南
型号- AUB0524MB,AUB0612HB-A,AUB0512HHD,AUB0512LB,AUB0624MB-AR00,AUB0524MD,AUB0512HB,AUB0612HH-A,AUB0524LB-F00,AUB0612H-F00,AUB0624MB,AUB0412HDYFM,AUB0924VH-A,AUB0612VH-AF00,AUB0812H-A,KSB0405HB7JD,AUB0624MB-AF00,AUB0812L-A,AUB0524LB-R00,AUB0812L-9X41,AUB0612H-A,AUB0524LB,AUB0912H-A,AUB0912H-C,AUB0524HB,AUB0524HHB-F00,AUB0524LD,AUB0612HHB-A,AUB0624HB,AUB0512HB-F00,AUB1212H-CK15,AUB0612L-A,AUB0612HHB-AF00,AUB0524HB-R00,AUB0912L-C,AUB0524LD-F00,AUB0524HB-F00,AUB0624LB-A,AUB0612HHB-AR00,AUB0624HHB,AUB0524HD,AUB0812H-AF00,AUB0812VH-SP00,AUB0524LD-R00,AUB0505HD,AUB0912VH-CX09,AUB0524HD-R00,AUB0524VHD-F00,AUB0824HHB-A,AUB0812HH-A,AUB0612H,AUB0524HHD-F00,AUB0624HHB-F00,AUB0612H-AF00,AUB0612VH-AIT,AUB0812HB-AR00,AUB0524HHD-R00,AUB0512MB-F00,AUB0512HHB-F00,AUB0812VH-AIT,AUB0912VH-CF00,AUB0812M-A,AUB0624HHB-R00,AUB0524HD-F00,AUB0824MB-A,AUB0524MB-F00,AUB0505HD-R00,AUB0812LB-AR00,AUB0812HHDXHN,AUB0512LB-AYCX,AUB0612HHB,AUB0612M-A,AUB0624MB-A,AUB0624HB-R00,AUB0524HHB,AUB0512HHD-R00,AUB0624LB-AF00,AUB0524MB-R00,AUB0524HHD,AUB0912M-C,AUB0524MD-R00,AUB0512HHD-F00,AUB0524VHD-R00,AUB0624HB-F00,AUB0505HD-F00,AUB0824HB-A,AUB0812VH-AF00,AUB0624LB-AR00,AUB0612HH-AF00,AUB0712H-A,AUB0812VHB-AF00,AUB0524MD-F00,AUB0524VHD,AUB0912HH-CF00,AUB0524HHBR00
GPWV2.E132003 - Fans, Electric - Component (E132003)
型号- EHB1548SHG-8L04(Y),NS75C21(Y11),ASC0912A,FA484A04(Y10),BFB03505,NS85C17(Y11),GSC0824CG(Y),HUB0712Q,KDB04505HA(Y),GT(A)080NUT24EXXXXXX,AFB02505HB-A(Y),141074-2(Y),ASC0912B(Y),ND75C37(Y11),AFB1212EHF(Y),AFC1724D(Y),BFB1212H-SP(Y),FFC0948B(Y),BFB0412ME,BFB1212VHA01(Y6),DTC-CAX(Y),KFC1348DU(Y,FFC0612DE-5C2K(Y),FFB03812LN(Y),PFB09(X)(Z)E(Y),KSB0505HA(Y),NS85C01(Y11),EFB0924SHF-4G55(Y),TCA1748ATAGP(Y6),NS75C37(Y11),BFB0712VHD-SM,BFB03512,EFB1248HF-8H55(Y),BUB0705MD-00(Y6),ND85C17(Y11),BFB0412LE,KSB0705HCA04(Y6),AFB06(Y)(Z)C,TFC0424EN-02(Y6),AFL28A2LU-BRA00Y1,BFB0312LA-C(Y7),NFC0812D(Y),GFM0912HW-01(Y6),ND65C07(Y11),BUC1512HF-00(Y6),AFB0924VH-A(Y),AFB1248DHE-6D21(Y),AUB0912SH-A(Y),KFB1724EHS(Y),ND55C68(Y11),ASB0305LA-AE07(Y),AFB02512VHB-5B05(Y),AFB0605(X),AUB0712L-C(Y),BHB2512UHV-SP00(Y),ND85C01(Y11),WFB1212HHE(Y),SFB,EUB1312ME-04(Y6),NS75B15(Y11),BFB0712HHD-SM(Y),NS85C58(Y11),NFB0712H(Y),WFB1224HH(Y),BFB1212VF-00(Y7),PFR0624UHE(X),NS55B05(Y11),BFB0812H-SM00(Y),BUB0524MB(Y),ND65C00(Y11),NS85B04(Y11),PFB0948DHE(Y),BSC0805HA-00(Y6),QFR0948XHE(Y),NS55A01(Y11),ND75C62(Y11),BUB0712HD-SM(Y),ND55C11(Y11),NS65C07(Y11),NS85A00-14K17(Y5),ND75C21(Y11),PFB0612GHE(Y),GTB040PUN31XXXXXXXAC,PFB0812EE-E(Y7),KFB04512HHA(Y7),AFB0724(X)D(Y),BFC,BFB,DSB0512HHB(Y),GFC0412DS(Y),ND85C26(Y11),BUB0812DD(X),KSB1212MF-06(Y6),AFB1224VHEA04(Y5),QFR0912HH(Y),ND75C30(Y11),PFB0924EE-00(Y6),DSB0812HH(Y),EHB1748EHGA7Q(Y5),GFB0912GHG(Y),KFB2324HHU(Y),ND65C32(Y11),AFB0624SHD-AC4Q,AFB0748SH-SP(Y),THB1212B-A(Y),BUB0712HJ-00(Y6),AFC0712A/B(Y),NS55C02(Y11),FFB0612GHE(Y),KSB05105HAA01A01(Y2),DSB0612(X)A(Y),ND75B00-16M17,AFB0812VHD(Y),NS85C10(Y11),FFB0412(X)(Y),ND55C02(Y11),TEA1248CS(Y),AFB0612VHE(Y),BUB1012L-8S29(Y),PFB1248GHE-6L29(Y),AFB0648DH-A(Y),QFR0812DE(Y),KSB06305HA-A(Y),AFB0924(Z)F(Y),GFM0412SS(Y),FFB0812EH(Y),BFB04512HHA-CEAW(Y2),NS8CC00(Y11),BCB0812VN-00(Y6),QFR0824SHE(Y8),EFC1548DG-5K06(Y),AUB0812(X)(Y),AHB1748EH,KSB0505HB-A(Y),BUB0712HH-BF00(Y),QFR0648DH(Y),AFB1224MF(Y),GSB0824HHG(Y),AFB10(X)VHE(Y),AUB0812EJ-00(Y6),GFB0412GHS(Y),FFC1248DE-M(Y),GFB0412EHG-D(Y),AFB1248EHE(Y),BUB0612HP-00(Y6),QFR0624SH(Y9),BFB03512HA-C(Y6),AFB0624SD-00(Y6),GFB0848DHU-9L96(Y),ND55C70(Y11),BFB0812HD-HM01(Y),PFC0612DE-A(Y),BUC0712HB-00(Y6),KFB0612HA(Y9),FFB03812(X)N-A(Y),PHB1548HG(Y),AFB1212SHF(Y),NS8CC16(Y11),KDB0712HB(Y),BUB0505HA-00(Y6),GFC0624DW(Y),QFR0912VJ-00(Y6),THA1248BE-A(Y) PFB1248XHE-CH10(Y3),AFC(V)(Z)DG(Y),NS8CC07(Y11),PFM1212SF-00(Y6),NS65C08 (Y11),ASB02512(A)HA-A(Y),AUC0812DD(Y),BSB1012ME(Y),AUB0912LJ-01(Y6),AUB0924HH-A(Y),BFB0812MD-00(Y6),KDB06105HCA02(Y5),WFC1212BE(Y),AFB0612SHF(Y),AFC0924B(Y),PFR0612DHE-A(Y),TDA1724AG(Y),THB1212DE-01(Y6),BFB03505(X)A-A(Y),BSB0205HP-00(Y6),PFM0612SE-03(Y6),ND85C35(Y11),BFB1012L-CA01(Y5),E97378(Y),AFB0924LB(Y),NS85C41-20J05(Y5),PHB2048MT(Y),DSB0824(X)(Y),KFB0712HB(Y2),GFB0412(X)S-C(Y),ND55C43(Y11),ND85C10 (Y11),GT(B)040PUD26XXXXXXX,NS55C00-15K03(Y5),ND55C86(Y11),AFB0412VB-A (Y7),EUB1312(X)E(Y),WFB1212HE(Y),FFB2024LT-4K1T(Y),ND85C33(Y11),THA1248BEA02(Y6),NC55C07 (Y11),BUB1012HE-00(Y6),BSB0912H-HM01(Y),NS55C09(Y11),EFB0524(X)A,KDB0412HB(Y),BFB0712HJ-01(Y6),BFB1212MF-00(Y6),ND55C45(Y11),BKV301216/166(Y5),GT(B)050PUT34RXXXXXX,ND65C23(Y11),KSB06105HBA08(Y5),BKV 301 216/178(Y4),BSB01503HA3-00(Y4),ND55C93(Y11),PFB0624GHE(Y),BSC0812HC-00(Y6),BFB0712HB(Y),NS75B08(Y11),THA1212BE-A(Y),NFB0624(X)B(Y),KFB2348HV(Y),BSB0712HD-00(Y6),BUB0512(X)D(Y),FUB,AUC0912LJ-00(Y6),THB0948HE-00(Y6),KSB06105HA(Y),AFB03505MA-C(Y6),EFB0524MA-S62W,GFB0912(X)HG(Y),NS75C03(Y11),FFR0648DHE-SX(Y),PFC1212DE-8H85(Y),NS45B00(Y11),FFC0612DE(Y),NS65B10(Y11),FHB1448VHE(Y),AFB1548(X)-C(Y),AFC0612D(Y),DTC-DAK(Y11),EFC0812DB-00(Y6),KSB05105HA701(Y5),BUB0512(Z)D-A(Y),FFB1248XHE-M(Y),AHB1748SH,BKV 106 176/3(Y5),GSB0824VHG(Y),KDB04512LA(Y),AFB1224SHECCX,TFB0612GHE(Y),AFB0648EHE-SE(Y),AFB0624VH-Q(Y),GFC0848DW(Y),ND55C20(Y11),EFC12(X)DF,GFB0412EHS(Y),GFB1212(X)W-A(Y),ND75C14(Y11),BFB0412HE,ND65C16(Y11),AUC0912HN-05(Y6),FA482B12-C72(Y),PFB1212GHE(Y),AFC0612AD(Y),ND35C08(Y11),NS65C00(Y11),PFR0612DHE-C(Y6),AFB0624VHD-A(Y),KSB0705HAA03(Y6),BUB04512HD(Y),AFB1248GHE(Y),AFB1248SHE(Y),FFC0648DE-A(Y),GFB0412Q,B(A)B0505L(Y),FHSB9025B-1380(X)(Y),AUB0412HD-00 (Y6),AFB08(W)(Z)(Y),AUB08(X)(Z)(Y),NS75C00-15K05(Y5),AHB1548EH,FHB1748HG(Y),GTB028EUB16XXXXXXX,THB1548AG(Y),KFB0505HHA(Y),PHB1748MG(Y),BUB0412(X)HD(Y),NS85C42(Y11),AFB1224VJ-00(Y6),BSB0705HB-00(Y6),AFB0605HHD-F00,AUB1212SH-01A2LA(Y2),AFC0712DE(Y),FFC0912,GFB0812DHU(Y),AFB02505MB-A(Y),GFB0912DHW(Y),AFB0848SH(Y),KDB06105HC-HM04(Y),ASB01703HA3-00(Y4),KDB0505HA(Y),WFB1248ME(Y),BUB0724H(Y),AFB0912L-A(Y),GFC0412DS-SM07(Y),FHB1448HHE(Y),GFC0612DW-C(Y),KSB05105HAA01A03(Y1),PFB0612UHE(Y),PHC1548DG(Y),NS85C60(Y11),N(Z)B0612(X)B(Y),AFB0412VHB-SP06(Y),EUB1312LE-10(Y6),AFB1248(W)E-M(Y),AFB0912M-7H40(Y),BUB0512L(Y),ND45C04(Y11),PFB0924GHECFH(Y5),AFL2224HW-00(Y6),AUB0912HJ-00(Y6),QFR0924(X)HE(Y),KSB0505HCA01(Y6),AUB0812VH-C(Y),KSB0812HE-CA05(Y),AFB0612EHF(Y),BFB0612MB,ND75C19(Y11),THB1248DE(Y),EFC0412DD-4M2M(Y),AFB1212HJ-00(Y6),BFB04512(X)
电子商城
现货市场
服务
使用FloTHERM和Smart CFD软件,提供前期热仿真模拟、结构设计调整建议、中期样品测试和后期生产供应的一站式服务,热仿真技术团队专业指导。
实验室地址: 深圳 提交需求>
提供稳态、瞬态、热传导、对流散热、热辐射、热接触、和液冷等热仿真分析,通过FloTHERM软件帮助工程师在产品设计初期创建虚拟模型,对多种系统设计方案进行评估,识别潜在散热风险。
实验室地址: 深圳 提交需求>
登录 | 立即注册
提交评论