Công nghệ giảm kích thước và trọng lượng của nổ hũ tặng code khởi nghiệp TECH Vol57 FPU ~Để nhận ra tính di động và độ tin cậy~ Phần 2

Lần trước chúng tôi đã giải thích "sự giao thoa và bức xạ", một trong những thách thức trong việc giảm kích thước và trọng lượng của FPU Lần này tôi sẽ giải thích một vấn đề khác, đó là “sốt”

Sốt

Một trong những vấn đề chính gặp phải khi thu nhỏ và giảm trọng lượng là sinh nhiệt FPU phải đủ tin cậy để truyền hình ảnh ổn định ngay cả trong môi trường ngoài trời khắc nghiệt, chẳng hạn như sân vận động vào giữa mùa hè tiếp xúc với ánh nắng trực tiếp gay gắt Mặc dù còn tùy thuộc vào loại thiết bị nhưng các chất bán dẫn như IC thường có xu hướng tiêu thụ nhiều điện năng hơn khi nhiệt độ môi trường tăng lên Điều này có thể dẫn đến một vòng luẩn quẩn trong đó mức tiêu thụ điện năng tăng lên dẫn đến sinh nhiệt nhiều hơn Đây là hiện tượng được gọi là "thoát nhiệt" và có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị và phải tránh bằng mọi giá Để thiết bị tiếp tục hoạt động tin cậy và ổn định thì việc giải quyết vấn đề sinh nhiệt là điều cần thiết

Biện pháp hiệu quả đầu tiên để giảm sinh nhiệt là giảm mức tiêu thụ điện năng Tuy nhiên, điều này cũng có những hạn chế, vì vậy chúng ta cũng phải xem xét các cách để ngăn chặn sự sinh nhiệt không cần thiết Ví dụ, trong việc chuyển đổi nguồn điện, chúng tôi chọn các thiết bị có mức tổn thất điện năng thấp, từ chất bán dẫn đến tụ điện và cuộn cảm để tăng hiệu suất chuyển đổi Điều này là do năng lượng điện bị mất sẽ được chuyển thành nhiệt năng Hơn nữa, các điều kiện vận hành như tần số chuyển mạch và mối quan hệ với đặc tính tải được điều chỉnh để tối ưu hóa tổn thất thấp hơn Ngoài ra, bộ khuếch đại công suất băng tần SHF đôi khi sử dụng kết hợp "công nghệ bù méo" Có nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện việc này, nhưng ví dụ, một phương pháp là hủy thành phần méo bằng cách đo trước độ méo do bộ khuếch đại công suất thêm vào và thêm độ méo ngược lại được tính toán dựa trên điều này vào tín hiệu gốc Nói chung, bộ khuếch đại công suất có độ méo thấp đòi hỏi mức tiêu thụ điện năng lớn, nhưng bằng cách sử dụng công nghệ này, độ méo có thể được giữ ở mức thấp ngay cả khi mức tiêu thụ điện năng thấp

Một điều quan trọng khác là cách tiếp cận mang tính cấu trúc Nhiệt từ các nguồn nhiệt như IC gắn trên bảng mạch in được thải vào không khí thông qua quá trình “dẫn nhiệt” đến lá đồng của bảng mạch và thông qua quá trình “đối lưu” và “bức xạ” qua thân thiết bị và tản nhiệt (Hình 1)

Hình 1 Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ từ nguồn nhiệt

Hiệu quả tản nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào độ dẫn nhiệt và khả năng chịu nhiệt của bộ tản nhiệt và vỏ (hộp bên ngoài của thiết bị), cũng như kích thước của bộ tản nhiệt, đặc biệt là diện tích bề mặt của nó Nói cách khác, chúng ta càng đặt mục tiêu làm cho thiết bị nhỏ hơn và nhẹ hơn thì lượng nhiệt mà nó có thể xử lý chắc chắn sẽ giảm đi Nói như vậy, việc tăng số lượng và kích thước của các lá tản nhiệt sẽ làm tăng diện tích bề mặt, nhưng nếu khoảng cách giữa các lá tản nhiệt trở nên hẹp hơn thì sự đối lưu bị cản trở và hiệu suất tản nhiệt giảm Khoảng cách vây tối ưu là khác nhau đối với làm mát không khí tự nhiên và làm mát không khí cưỡng bức, thậm chí đối với làm mát không khí cưỡng bức, nó cũng khác nhau tùy thuộc vào "tốc độ gió" Khi mật độ đóng gói bên trong thiết bị tăng lên do thu nhỏ, đường dẫn không khí làm mát trở nên hẹp hơn Để đạt được tốc độ gió cần thiết, cần có áp suất tĩnh lớn hơn, đó là lực đẩy không khí Điều này chắc chắn đòi hỏi một quạt làm mát lớn hơn và nặng hơn, điều này cũng làm tăng mức tiêu thụ điện năng

Ngoài ra, vì FPU được sử dụng ngoài trời nên chúng phải có "cấu trúc chống nước bắn" cho phép chúng hoạt động ngay cả khi trời mưa nhẹ Vì lý do này, rất khó áp dụng một cấu trúc làm mát không khí đơn giản, chẳng hạn như thiết bị trong nhà, nơi không khí được đưa vào từ phía trước và thoát ra từ phía sau Để làm mát bên trong thiết bị hiệu quả hơn mà không hút vào những giọt nước, cần phải có rất nhiều sự khéo léo Chúng tôi thực hiện thiết kế tản nhiệt từ nhiều khía cạnh khác nhau, bao gồm phân bổ nguồn nhiệt và đường thông gió, bộ tản nhiệt và quạt làm mát, tốc độ gió và áp suất tĩnh cũng như việc nên sử dụng loại đẩy hay kéo Sau đó, chúng tôi tiến hành các mô phỏng và đo lường lặp đi lặp lại để đi đến giải pháp tối ưu (Hình 2)

Hình 2 Đo nhiệt độ của thiết bị sử dụng phương pháp đo nhiệt độ (máy phát FPU siêu nhỏ gọn loại PP-90)

Một trong những khó khăn trong quá trình sản xuất sản phẩm thực tế là chúng tôi phải chịu nhiều ràng buộc khác nhau từ góc độ vận hành tại chỗ Ví dụ: màu sắc của thiết bị Khi hoạt động ngoài trời trong môi trường mà sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, màu trắng được đánh giá là có ưu thế hơn màu đen, dễ hấp thụ nhiệt mặt trời vì có khả năng phản chiếu tốt hơn Tuy nhiên, khi sử dụng camera không dây, màu đen thường được ưa chuộng hơn nên dù có phản chiếu trên màn hình cũng không gây chú ý

Ngoài ra, do yêu cầu hoạt động yên tĩnh đối với các chương trình phát sóng gôn và âm nhạc nên không được phép quay quạt làm mát ở tốc độ cao Khi một chiếc quạt nhỏ quay ở tốc độ định mức, tần số tiếng ồn của gió từ các cánh quạt thường vào khoảng 1kHz, có thể nghe thấy rất chói tai Những điều kiện này, đôi khi mâu thuẫn với lý tưởng, phải được giải quyết từng điều kiện một Để giải quyết nhiều bài toán khó, chúng tôi không chỉ sử dụng những kỹ thuật đơn giản mà còn bổ sung thêm những ý tưởng nhỏ và sự khéo léo để đưa chúng về dạng cuối cùng

nổ hũ tặng code khởi nghiệp Tsushinki đã sản xuất một số lượng lớn thiết bị không dây bao gồm cả FPU trong hơn 50 năm Không quá lời khi nói rằng lịch sử của hãng luôn là cuộc đấu tranh để giảm kích thước và trọng lượng Chúng tôi sẽ tiếp tục sử dụng công nghệ và bí quyết mà chúng tôi đã trau dồi qua những thử thách và thất bại liên tục trong quá trình sản xuất sản phẩm của mình

Công nghệ giảm kích thước và trọng lượng của nổ hũ tặng code khởi nghiệp TECH Vol57 FPU ~Để nhận ra tính di động và độ tin cậy~ Phần 2

Sốt

Đọc bài viết liên quan

Liên hệ với chúng tôi