Abwärme bekämpft man am besten, indem man sie gar nicht erst entstehen lässt

Weniger Abwärme mit Intels Atom

29. September 2008, 17:14 Uhr | Christof Wehner
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Neue Designs – schnell umgesetzt

RadiSys nutzt den Intel-Atom-Prozessor für sein Procelerant-CE-Z500-Modul, das Entwickler mit ihrer eigenen Trägerkarte kombinieren können. Starterkits und begleitende Dokumentation unterstützen ebenfalls schnelle Designstarts. Das Modul ist mit allen Echtzeit-Betriebssystemen kompatibel, die auf x86-Hardware laufen, u.a. auch mit OS-9. In Kombination mit der Modularität und Standardisierung des COM-Konzepts bedeutet dies schnelle Entwicklung und kurze Markteinführung.

Der jüngste Atom-Prozessor und der dazugehörige Chip ermöglichen eine neue Generation von Embedded-Computing-Modulen, die sich durch Reichenleistung der Pentium-Klasse verbunden mit einer noch nie dagewesenen Leistung pro Watt auszeichnen. Aufgrund der besseren thermischen Randbedingungen werden Produktentwürfe möglich, die in der Vergangenheit unmöglich erschienen. Der Aufbau von Designs auf standardisierten, modularen Architekturen erlaubt es Geräteentwicklern, die Vorteile existierender, bewährter Lösungen zu nutzen; dadurch können sie den Großteil der technischen Ressourcen auf Mehrwert erzeugende Faktoren konzentrieren und dafür sorgen, dass das richtige Gerät zum richtigen Zeitpunkt auf den Markt kommt. jk

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Die übliche Lösung dieser Probleme besteht in der adäquaten Kühlung von Prozessor und Chipsatz. In den meisten Fällen bedeutet dies aktive Kühlung des Geräts mittels einer Kombination aus Kühlkörper und Zwangs-Luftkühlung. Das ist ein wohlbekanntes, gut verstandenes und praktisches Verfahren. Obwohl dies bei vielen Applikationen akzeptabel ist, wo ein Gerät in einer „normalen“ Umgebung eingesetzt wird, die zu einem gewissen Grad erwärmt oder gekühlt wird, gibt es einige Szenarien, bei denen ein solcher Luxus nicht möglich ist (Bild 1).

Viele medizinische Applikationen erfordern, dass ein Gerät zur Reinigung abgewischt oder in einigen Fällen sogar zwecks Desinfizierung in Reinigungsflüssigkeit eingetaucht werden soll. Auch in anderen Umgebungen, beispielsweise in Anlagen zur Lebensmittelverarbeitung, bestehen ähnliche Anforderungen. Eintauchen kommt natürlich überhaupt nicht in Frage, wenn das Gehäuse so konstruiert ist, dass ein kühlender Luftstrom durchfließen kann, selbst wenn der Reinigungsvorgang bei abgeschaltetem Gerät durchgeführt wird.

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Bild 1. Für mobile Geräte wie dieses Industrieterminal sind surrende Lüfter und schmutz- und wasserdurchlässige Belüftungsöffnungen keine praktikable Lösung.

Bei anderen tragbaren Applikationen mögen einige Öffnungen für Luftstrom zulässig sein, aber die Abführung großer Mengen Wärme über die Oberfläche ist möglicherweise aufgrund von Sicherheitsstandards ausgeschlossen. Der akustische Lärmpegel ist ein anderer Aspekt, der zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Bei vielen Applikationen wird mittlerweile eine passive Kühlung bevorzugt, selbst wenn ausreichend Platz für ein normalgroßes PC-artiges Gerät vorhanden sein mag, einfach zur Vermeidung des von Lüftern erzeugten Lärms. Lüfter verkürzen zudem die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF), was für hochzuverlässige oder sicherheitskritische Applikationen nicht akzeptabel ist.

Jedoch kann auch passive Kühlung das Problem nicht immer lösen. Wie bereits gesagt, ist die Abführung großer Mengen Wärme über die Geräteoberfläche oft schwierig (Bild 2). Andere Techniken, wie die Verwendung von Heatpipes, verlagern einfach das Problem und sind in der Regel für tragbare Applikationen sowieso nicht geeignet.

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Bild 2. Thermische Simulation eines herkömmlichen COM-Express-Moduls mit Core-2-Duo-Prozessor. Die Abführung von Wärme über das Gehäuse ist schwierig, wenn ein Design so ausgeprägte „hot spots“ hat wie hier.

  1. Weniger Abwärme mit Intels Atom
  2. Neue Designs – schnell umgesetzt
  3. Wärme vermeiden statt abführen

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