现在可以使用测试服务和设备分析设计纤维尘埃易感性。
丹Willemin
专业测试合并,圆的石头,TX,美国
积累的灰尘总是阻碍冷却,在某种程度上,但粉尘和电子冷却的问题过去通常涉及工业和军事应用。要理解为什么尘埃已成为威胁,我们应该首先看排热的新技术。这些技术已经进化到删除大量的热量小的包。新的设计包括从短背的球迷和/或独立的热管,重新计算冷却系统使用液态金属。虽然完全不同的设计大多数有两个共同点。他们有好搭鳍表面积最大化和他们需要高空气流经翅。
如果你有任何疑问,这个问题的严重性就类型,“灰尘”散热器在你最喜欢的搜索引擎,看看会发生什么。上次我做了,我得到了440万的点击量!好搭的组合鳍和高气流可以删除大量的热量但他们也收集很多灰尘!图1、2、3只是几个例子散热器污染在网络上你可以找到。
标准测试
像大多数测试实验室,我们试图尽量使用标准的测试方法。我们的客户正在寻找一个测试重复字段在笔记本电脑灰尘问题。我们建议解决粉尘测试类似于iec - 60068 - 2 - 681和mil - std - 810 f2。唯一的修改这些方法是增加注入粉尘的浓度,因为一个高度加速试验是必需的。然而,这些测试被证明是一个失败的复制及时不足甚至在非常不切实际的测试水平。
失效机理
进一步的信息从失败灰尘堵塞的分析揭示了原因。纤维是最重要的!测试媒体必须包含一个类似的各种纤维的长度和更小的微粒复制堵塞措施促进失败。beplay官方免费下载时间越长纤维桥好搭的前缘翼建立一个垫子纠结在一起的纤维。减少气流使处理器温度增加进而导致粉丝增长速度。更多的空气流冷却处理器但是带来更多的污染。长纤维很快阻止气道的小纤维和粉尘开始收集的纤维垫。污染累积升级,几乎没有空气可以通过。化合物这一问题风扇叶轮可以突然松空气中预期的方向移动的能力一旦反压力达到临界水平。当这种情况发生时,散热器的压差也可以降至零。产品现在有严重的热问题。 At room temperature, the processors will generally self protect shut down but damage from excessive temperatures is always a possibility. The inability of the fan to move air properly can also lead to other parts of the system overheating. These secondary overheating problems occur when the heat sink fans are also used to draw cooling air through other parts of the system.
问题
我想说我有回答所有纤维粉尘污染问题。在本文后面,我将提供我的想法上的解决方案。现在,我只是一个测试人试图回答另一个艰巨的问题。我如何测试解决方案的免疫力或敏感性的新设计吗?
似乎没有好的答案,所有灰尘测试设备和方法使用细颗粒和粉末。beplay官方免费下载测试通常是为了测试产品与空气过滤器。在消费产品,“过滤器”是一个贬义词,有一系列的污染这些测试没有地址。现有的测试方法和设备不能复制纤维尘埃失效机理也无法适应支付纤维粉尘混合物。没有设备和方法重复一个问题,有效的解决方案的测试几乎是不可能的!
灰尘测试媒体
我开始寻找纤维粉尘测试媒体;我从大学得到了许多有益的建议。大多数参与打扫他们的房子或改变他们的吸尘器袋。年前我是一个实验,使用真空吸尘器灰尘的一部分作为测试媒体。我嘴里的经历造成了不好的影响,。明显的一致性和可重复性的问题使用天然粉尘是如此强大,制定合成尘埃媒体是唯一的选择。环境粉尘污染含有纤维和颗粒附近无限数量的来源。beplay官方免费下载合成尘埃中的每个成分的百分比应模拟实际的一般物理尺寸属性字段返回散热器污染。然而,剪各种纤维和混合与标准试验粉尘组件创建了一个纠结的树木丛生的混乱,起初似乎是不可能的在任何受控制的方式支付。(参见图4)。 I stared at the first batch like a cat that had just coughed up a giant hairball, wondering what to do next. Nothing I had ever seen could disperse such a mess and I had to make it happen.
纤维性粉尘发电机
以前的测试与标准粉尘答案的一部分。系统随机函数发生器的空气我用来推动大型轻粒子在一个特殊的应用程序灰尘测试是一个很好的开始。beplay官方免费下载随机函数发生器的设计成立于有房间的系统结合一个高容量的喷射泵。第一个原型工作比我想象的!这是完全由压缩空气。它没有运动部件,果酱或堵塞,函数在粉尘环境中我所见过的更糟糕。几周内,我们复制领域的失败在两个小时的测试时间。图5是一个简化的尘埃生成器和图6展示了发电机效率。
加速度的痛苦
加速测试纤维粉尘产生问题未见的标准化粉尘测试,即使在同样水平的加速。第一个问题与进气堵塞。虽然入口堵塞可以固定产品的设计问题,是没有问题的便携式设备。便携式设备如笔记本电脑可能输入通风口清除灰尘积累通过处理和正常使用。除了频繁处理,用户可能会看到这些积累的便携式设备并定期清洁进气通风口。
在加速测试中,纤维容易形成一个自然过滤器入口散热器堵塞之前发生。这个动作只造成很小的粒子到达散热器和阻止纤维失效机理发生。beplay官方免费下载促进正常使用行为和允许散热器堵塞发生,定期清理通风孔的输入是一个测试方法的必要性。(我想我可以开始了,在一天结束的时候复出。错了!)同样,毯子的灰尘积累两年不太可能会出现表面上的笔记本电脑使用。(也许在我十几岁的儿子的房间除外)的定期清理灰尘积累停止一个不切实际的隔热层的形成,可能会扰乱辐射散热或块上部通风口。
图7展示了厚厚的尘埃层将在16小时测试。
进入模式在笔记本电脑
周期性进口清洁,解决粉尘测试方法可以复制纤维堵塞故障机制在便携式电脑散热器。然而,即使进口清洗散热器积累往往含有更高浓度的细粒粉尘和纤维含量低于期望的关联字段数据。虽然看起来逻辑假设合成粉尘混合物需要调整(即减少细粒粉尘与纤维),我们必须先看看灰尘进入这些系统。
手提电脑的便携式自然还征求灰尘进入的两种主要模式:
- 一个模式是积极(空中灰尘),
- 第二个是之前从被动粉尘在表面或直接接触粉尘生产材料。
早期的实验在被动只有灰尘测试,导致相反的结果,活跃,纤维含量高的散热片堵塞和相对较低的浓度较小的灰尘。面对风扇底部进气产生气流,倾向于真空纤维粉尘留下细粉尘。调整对粉尘混合物活性测试导致积累接近领域作品仍然似乎是一个有效的测试方法。测试实验证明这种方法工作得很好,只要所有笔记本电脑的设计保持不变。然而,任何设计只有顶部或侧面进气能消除绝大多数被动的进入模式。因为被动(解决)粉尘集中在表面,这样一个系统可以被证明是更健壮的在实际使用中,然而,这将是明显的劣势地位仅在一个活跃的(沉降)模式测试。很明显,任何现实的评估未来的便携式系统设计必须包括主动和被动模式的灰尘进入。图8 9 10演示使用活性成分积累的差异,被动和主动/被动测试方法相结合。
被动测试实验非常劳动密集型要求移动测试单位每10分钟到新pre-dusted位置。每小时所需的过程也曾经删除单位,测试积累表面清洁,和重新油漆灰尘。运行这个测试的人,我很想设计一个prototype-rotating夹具表来模拟两种模式下的灰尘进入。表设计也促进了底部进气与旋转刷子清洗10分钟的间隔。这刷行动减少了入口堵塞问题和模拟直接接触被动尘埃进入服装、地毯等元素周期表旋转尘埃一致性,也产生了很大的益处。实现统一的位置在沉降粉尘试验箱位置总是困难的。需要同时测试多个单位带来更多的关注这个问题。周期性旋转引起的这种设计每个单元因此前往所有可能的位置;他们都看到相同的平均水平随时间的尘埃。正如所料,原型装置产生积累的结果非常相似领域的回报。
dt - 550灰尘测试室
容纳多个样品,和更大的笔记本电脑结合主动/被动模式测试表,一个更大的房间是必需的。失败的热性质还需要加热和冷却控制。系统必须提供一个稳定的环境温度变化的热负载处理能力。低湿度保持在工作温度范围内的各种产品类型也很重要。dt - 550测试系统设计(图11)满足这些测试要求。室可以容纳ap - 550旋转组合足够大的主动/被动测试夹具四个便携式计算机21”屏幕。桌面和服务器的系统还可以便于检测产品大多数产品,纤维粉尘污染是一个问题。现在我必须把这些测试系统兼容产品销售的公司。
加速率
信息加速利率从现有的标准提供了一些粗略的指导方针来计算加速度率。使用现有的指导方针,加速度方差很大,基于产品使用位置。作为一个例子,在mil - std - 810 f最坏的工业区位可以200倍,农村最好的位置。我们花了很多时间研究计算利率,但有很多变量难以测量精度。测量加速度的产品与已知的时间在现场使用失败,已经证明了利率在45天内每个测试16小时小时或大约2年测试。因为这些展示率是基于早期的失败,他们必须考虑最坏的基于位置的。设备与高或低使用率和/或限制的位置可能会有所不同。与任何类型的加速测试,加速因子预测与最接近现场数据总是最可靠
可能的解决方案
虽然我不是一个热设计工程师,我做了几个小时的研究,取得了一些有趣的试验观察。虽然我的一些知识是经验和直觉,我可以提供洞察纤维粉尘污染的解决方案。解决方案我看到分为一般类散热器设计、系统设计和软件设计。这可能是最好的解决方案是三者的组合。
散热器的设计
常见的散热器设计考虑影响积累尘率:
- 翅片形状:剪切金属鳍广场锋利边缘纤维积累灰尘更快,因为边缘问题。使用激光或含水鳍材料可以减少但不能消除这一问题。如果实际应用,塑造鳍与圆形边缘减少累积率最佳。
- 空气速度/方向:高速风扇吹直接鳍导致更高的积累速率越快因为粉尘运动障碍,越有可能侵犯或环绕鳍前缘。绘制空气通过鳍可以减少的速率堵塞发生,只有一个小降低冷却效率。空气速度和方向考虑可以减少灰尘堆积速率但不能消除问题。
- 翅片间距:更广泛的鳍片间距为分开的可能性会发生纤维性粉尘的桥接。翅片间距大于2毫米可以减少的速度积累但不能独自解决问题。表面积的权衡,冷却效率和整体散热器大小,不幸往往使差距的方法不切实际。
- 热保证金:而热解决方案的利润无法保证灰尘不会出现问题,通常更多的保证金=长时间失败。热高利润率可能意味着需要降低气流,和减少气流意味着更少的灰尘积累。
- 最后但并非最不重要的是:只使用的秘密魔法涂层没有减少热传递属性排斥所有空气中的颗粒物。据我所知,它不存在,但它就可以做到!
其他的系统设计考虑
其他设计因素会影响灰尘积累的速度,包括:
- 过滤器:空气过滤器已被使用多年,以防止纤维尘埃污染AC冷却蒸发器,以及工业和军事电子设备。他们工作得很好,从这些类型的粉尘提供良好的保护。然而,维护和设计限制的问题使这个解决方案适合大多数消费者设备。许多产品使用喷口在各种情况下的位置和疏散空气冷却。这是一个很好的方法来提供局部冷却在许多领域的底盘使用最少数量的球迷。然而,过滤输入空气过滤器需要在每一个输入口。这样一个系统的美学和维护问题将是巨大的。还有心态的消费电子产品,任何类型的日常维护是非常不可取的。然而,它可能会设计的过滤。在便携式设备例如,很小的入口空气孔或好屏幕可以作为纤维过滤器和被清除累积在正常处理和使用。
- 进气位置:如果进气位置远离领域高粉尘浓度积累的速率降低。进气接近地板通常看到更高浓度的尘埃在独立设备。同样,进气便携式计算机的基础上可以摄取大量的粉尘,解决和专注于表面单位可能被放置的地方。将进气移动到顶部或侧面可以大大减少污染。也是可能的使用情况和其他组件系统作为一种过滤器。纤维可以允许收集在冷却系统的其他部分不是这样的一个问题。
- 二次冷却:我发现有趣的一件事是,球迷将空气,即使它不能去想要去的地方,或者说当道路被阻塞。一个有趣的例子是小型的离心式叶轮常用的笔记本电脑。这些球迷通常画空气双方吹出来在90º通过一组短背的散热器鳍。当鳍满是灰尘,这些叶轮草案空气边没有空气进入底盘发动机和打击。二次气流可以用来“苟延残喘”,直到服务或清洗。虽然这可能不是最优的解决方案可能只是保持系统,,否则进入热关闭自我保护。
- 自我清洁:虽然这可能康吉微型机器人或机械装置的图像类似一个自我清洁猫盒,它可能会设计一些自我清洁能力到一个热解决方案。我见过最实用的一个定期提出改变气流通过散热器。这种想法可能是不可能对许多设计但它很简单它可能只是为一些工作。这将需要一些硬件设计修改,可能软件。
软件
软件解决方案尘埃污染的话有点牵强,然而,有几件事可以帮助多个可能最初意识到。
- 冷却:监控处理器温度与软件的能力带来了新的可能性处理灰尘相关热的问题。结合能力降低处理器(s)被迫减少温度的时钟速度,软件也可以减少热保护停机事件。压制处理器速度显然导致了性能。然而,缓慢通常被认为是更好的然后死了,尤其是在编辑大文件!甚至有可能有利于老系统慢下来。想象一下你新系统的用户在一个当他的旧运行速度的一半。
- 提醒和提示:软件也可以用于系统需要维护。通过监控系统中的处理器和其他温度下,软件可以通知(唠叨)用户改变或清洁过滤器。虽然用户可能不喜欢看到一个热警告,并可能导致一些投诉和回报,收益将覆盖成本。消费系统利用附带过滤方法,堵塞入口的信息可能是一个有用的提示“系统将有更好的表现,如果进口通风口的尘埃和线头都是免费的。检查他们现在峰值性能。”
- 绿色清洁:便携式计算机使用能力减缓处理器和减少风扇速度节省电池寿命。这些软件控制功能可以在其他系统中。节流处理器速度(在不需要时),从而把风扇速度将减少灰尘的摄入量。减少处理器速度应该只有微小的影响在特定的应用程序。我知道我的桌面系统全速运行,我肯定不能读,更不用说类型为2.8兆赫。发电也会造成污染,节省电力,谁知道你甚至可能挽救鲸鱼。
结论
详细的测试到目前为止,保持客户保密。然而,超过80个测试数十名设计产生了一个稳定的可重复的测试过程。大量的产品测试已知的领域表现历史,和测试结果与那些历史。产品没有历史的尘埃相关问题通常在纤维粉尘测试,而那些历史的尘埃并发症有问题。在不断增长的半导体性能,高效冷却系统的需求将继续进步。纤维粉尘的影响在这些系统将至关重要。行业标准测试方法和标准纤维粉尘测试不存在。然而,本文中描述的方法和设备已被证明是有效地产生现实的结果。即使测试标准开发,生产仍将需要评估风险基于个别产品灰尘和最佳工程评估判断。加速测试在设计过程的早期总是一个好主意,不管环境刺激应用的类型。测试散热器/系统免疫力纤维粉尘污染是一个至关重要的步骤,识别问题和风险评估。虽然似乎没有简单的解决办法纤维粉尘污染问题,测试服务和设备现在可用来分析设计纤维尘埃易感性。准确测试复制一个问题总是第一步的道路上成功的解决方案。那些选择测试这些问题将推动早期,那些选择忽略他们将尘埃“左”。
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产品可用性信息的电子邮件,(电子邮件保护)
引用
mil - std - 810 f, 2000年1月1日,第三方法510.4步骤
iec - 60068 - 2 - 68, 1998 - 08年第一版,第2部分:测试磅
“笔记本电脑过热?检查散热器”http://www.overclockers.com/tips1203/
“如何清洁笔记本电脑”http://www.short-media.com/review.php?r=258
“灰尘从地狱”http://www.short-media.com/review.php?r=122
关于作者
丹Willemin有30年的经验在环境和计算机产品和外围设备的可靠性测试。他职业生涯的大部分一直在与大公司包括德州仪器、串联电脑,康柏和惠普。2003年,他加入了专业测试公司作为可靠性测试专家,他设计了他的第一个自定义集尘室专门用于手持设备的测试。自那以后,他已经开发了一些新的设计定制的粉尘测试使用独特的媒体类型的尘埃。他有两个专利奖努力加速粉尘检测设备的设计。