SoC (System-on-Chip) zuverlässig kühlen
mit kompakten Aktivkühlern
System-on-Chip-Lösungen übernehmen heute immer anspruchsvollere Aufgaben. Sie verarbeiten Bilddaten, steuern industrielle Anlagen, führen KI-Berechnungen aus oder übernehmen Kommunikations- und Sicherheitsfunktionen. Gleichzeitig sollen die Geräte kleiner, leichter und leistungsfähiger werden.
Für Entwickler entsteht daraus eine zentrale Herausforderung, denn die auf einer sehr kleinen Fläche entstehende Verlustwärme muss zuverlässig abgeführt werden. Gelingt das nicht, kann das SoC seine vorgesehene Rechenleistung nicht dauerhaft bereitstellen. Kompakte Aktivkühler wie der HZ30B von SEPA EUROPE bieten hierfür eine leistungsfähige Lösung bei geringer Bauhöhe.
Warum ist ein Aktivkühler häufig die
bessere Lösung?
Ein passiver Kühlkörper vergrößert die wärmeabgebende Oberfläche. Da der Wärmeübergang an die Luft jedoch überwiegend durch natürliche Konvektion erfolgt, ist die übertragbare Wärmeleistung bei kleinen Temperaturdifferenzen und begrenzter Oberfläche entsprechend eingeschränkt.
Ein Aktivkühler kombiniert den Kühlkörper mit einem Lüfter. Durch die erzwungene Luftbewegung wird die erwärmte Luft kontinuierlich aus dem Bereich des Kühlkörpers entfernt und durch kühlere Luft ersetzt. Dadurch sinkt der thermische Widerstand erheblich.
Die Vorteile sind:
- höhere abführbare Verlustleistung
- geringere Chiptemperatur
- kompakterer Kühlkörper
- bessere Beherrschung von Dauerlast
- größere Leistungsreserven
- stabilere Rechenleistung
- geringere Abhängigkeit von natürlicher Konvektion
Allerdings reicht es nicht aus, irgendeinen Lüfter mit irgendeinem Kühlkörper zu kombinieren. Lüfterkennlinie, Kühlkörpergeometrie und Strömungswiderstand müssen aufeinander abgestimmt sein. Ein hoher theoretischer Volumenstrom hilft wenig, wenn der Lüfter den Druckverlust innerhalb eines eng aufgebauten Kühlkörpers nicht überwinden kann.
Der Aktivkühler HZ30B wurde speziell für kompakte Embedded-Anwendungen entwickelt, misst lediglich 30 × 30 × 8 mm und wird mit 5 V betrieben. Der angegebene Einsatztemperaturbereich reicht von −10 bis +80 °C.
Die geringe Höhe wird durch einen besonderen konstruktiven Aufbau erreicht: Der RaAxial-Lüfter MF17B05 sitzt nicht auf dem Kühlkörper, sondern ist bündig in einen Aluminium-Pinblock-Kühlkörper integriert. Die Gesamthöhe bleibt dadurch auf 8 mm begrenzt.
Der Lüfter saugt die Luft axial von oben an. Anschließend wird sie seitlich durch die versetzt angeordneten Pins des Kühlkörpers geführt. Diese Konstruktion verbindet die kompakte Luftansaugung eines Axiallüfters mit einer seitlichen Luftführung durch den Kühlkörper.
Die wichtigsten technischen Merkmale des HZ30B:
- Abmessungen von 30 × 30 × 8 mm
- Gewicht von nur 11 g
- Betrieb mit 5 V DC
- Wärmewiderstand 4,7 K/W
- Leistungsaufnahme des integrierten Lüfters von 0,3 W
- einfache Montage ohne Verschraubung
- optionaler Tachoausgang zur Funktionsüberwachung
Die versetzte Anordnung der Kühlkörperpins verbessert deren Anströmung und unterstützt eine gleichmäßige Wärmeabgabe.