Die Technik steht nie still – und wir auch nicht
Validierte Mini-ITX-Plattformen, die für den zuverlässigen Einsatz in Industrie-, Edge- und Embedded-System-Umgebungen entwickelt wurden.
MINI-ITX-WÄRMETECHNISCHES WERKZEUG
Rechner für den thermischen Spielraum der CPU
Verwenden Sie einen stabilisierten CPU-Test, um die Übergangs- oder Gehäusetemperatur bei einer höheren Einlassumgebungstemperatur oder einer geplanten Dauerleistung des Gehäuses zu berechnen. Überprüfen Sie den Designspielraum, den effektiven Wärmewiderstand, die maximal zulässige Leistung und die maximal zulässige Einlasstemperatur.
Celsius und Fahrenheit
Projektion der gemessenen Werte auf die Konstruktionsmaße
Leistungs- und Umgebungsgrenzwerte
THERMOFENSTER
STATIONÄRER BILDSCHIRM
GEMESSENE CPU-LEISTUNG
78,0 °C
VORGESEHENE CPU
83,0 °C
VORGESEHENE HÖHE
7,0 °C
AKTIVES MODELL
Tprojiziert = TUmgebungs-,Design + Pgeplant × Rθ,eff
INTERAKTIVE WÄRMEPRÜFUNG
Prognose der CPU-Temperatur unter Auslegungsbedingungen
Geben Sie einen gemessenen stationären Betriebszustand ein und legen Sie anschließend die gewünschte Einlasstemperatur und die Dauerleistung des Gehäuses fest. Die Ergebnisse werden sofort aktualisiert, wobei davon ausgegangen wird, dass Kühler, Befestigung, Wärmeleitpaste, Luftstrom im Gehäuse und das Verhalten der Lüfter unverändert bleiben.
GEMESSENER TEST
Stabiler Betriebszustand
01
Verwenden Sie die Temperatur, die Umgebungstemperatur am Einlass und die Leistungsaufnahme des Geräts aus demselben Intervall mit gleichbleibender Auslastung.
°C
Höchster stabiler Wert für den ausgewählten CPU-Sensor.
°C
Lufttemperatur am Eingang des eigentlichen Kühlwegs.
W
Durchschnittliche Dauerleistung des Pakets aus demselben Testintervall.
Gemessener Anstieg
43,0 °C über dem Einlass
AUSLEGUNGSBEDINGUNGEN
Betriebstemperatur und Stromversorgung
02
Legen Sie die maximale Einlasstemperatur, die Dauerleistung des Gehäuses, Tjmax und die Projektmarge fest.
°C
Höchste zu erwartende Ansauglufttemperatur im Einsatz.
W
Vorgesehene maximale Dauerleistung der Baugruppe.
°C
Verwenden Sie die genauen Prozessorspezifikationen.
°C
Vom Projekt ausgewählter Puffer unterhalb der Prozessorgrenze.
Projektionsregel: CPU, Kühler, Wärmeleitpaste, Befestigung, Lüfterkennlinie, Gehäuse und Luftströmungsweg unverändert lassen.
DESIGN-EINLASS
40,0 °C
Rθ,eff
VORGESEHENE CPU
83,0 °C
VORAUSSICHTLICHE CPU-TEMPERATUR
83,0 °C
Bei der Auslegungsumgebung und der geplanten Gehäuseleistung
VORGESEHENE KONSTRUKTIONSHÖHE
7,0 °C
Unterhalb von Tjmax abzüglich der Sicherheitsmarge
Aktueller thermischer Spielraum12,0 °CGemessene CPU-Leistung im Vergleich zum Sollwert
Effektiver Wärmewiderstand1,23 °C/WSchätzung auf der Grundlage gemessener Systemdaten
Maximal zulässige CPU-Leistung40,7 WBei der Auslegungs-Einlasstemperatur
Zusätzliche Leistungskapazität5,7 WMaximalleistung abzüglich der geplanten Leistung
Maximal zulässiger Einlass47,0 °CBei der vorgesehenen Nennleistung des Geräts
Auslegungstemperaturziel90,0 °CTjmax abzüglich Sicherheitsspanne
Verwendete Wärmebilanz86.0%Prognostizierter Anstieg im Vergleich zur Rückstellung
Gemessener Temperaturanstieg43,0 °CCPU minus Umgebungstemperatur am Einlass
BEGRENZTE PROJEKTIERTE HÖHENRESERVE
Die Auslegungsbedingung liegt weiterhin unter dem gewählten Sollwert, doch wärmere Ansaugluft, Luftmengenverluste und Produktionstoleranzen könnten die verbleibende Reserve aufbrauchen.
BERECHNUNGSMETHODE
Sechs transparente Schritte vom Test zur Entwurfsprognose
Der Rechner ermittelt anhand des gemessenen Temperaturanstiegs und der Gehäuseleistung einen effektiven thermischen Widerstand im stationären Zustand und wendet diesen dann auf die vorgesehenen Umgebungsbedingungen und die Dauerleistung des Gehäuses an.
Entwicklungsziel
Ttarget = Tjmax − Margin
Legt das maximale Projektbetriebsziel unterhalb der Prozessorgrenze fest.
Effektiver Wärmewiderstand
Rθ,eff = (TCPU,m − Tambient,m) ÷ Pm
Stellt den gesamten gemessenen Kühlweg am stabilisierten Messpunkt dar.
Derzeitiger Spielraum
Haktuell = TZiel − TCPU,m
Zeigt die verbleibende Reserve bei der gemessenen Auslastung und der Einlasstemperatur an.
Prognostizierte Temperatur
Tprojiziert = TUmgebungs-,d + Pgeplant × Rθ,eff
Gibt die stationäre CPU-Temperatur unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen an.
Voraussichtliche Kopffreiheit
Hprognostiziert = TZielwert − Tprognostiziert
Zeigt an, ob die geplante Bedingung unterhalb des ausgewählten Auslegungsziels bleibt.
Leistungs- und Umgebungsgrenzwerte
Pmax = (Ttarget − Tambient,d) ÷ Rθ,eff
Das inverse Modell berechnet zudem die maximal zulässige Leistung und die Einlasstemperatur.
Modellgrenze: Hierbei handelt es sich um eine lokale Steady-State-Prognose. Turbo-Transienten, sich ändernde Lüfterkennlinien, Heatpipe-Grenzwerte, Drosselung, Staubablagerungen sowie ein anderes Gehäuse und einen anderen Kühler werden dabei nicht berücksichtigt.
EINGABEQUALITÄT
Verwenden Sie die Messwerte aus einem stabilen thermischen Test
Der gemessene Zustand bestimmt die thermische Steigung. Halten Sie bei der Anwendung der Hochrechnung die CPU, den Kühler, das Wärmeleitmittel (TIM), die Befestigung, das Gehäuse, die Lüftersteuerung und den Luftstromverlauf unverändert.
Die Arbeitsbelastung stabilisieren
Warten Sie, bis die CPU-Temperatur, die Lüfterdrehzahl und die Leistungsaufnahme des Chips nicht mehr ansteigen. Ziehen Sie dabei lieber ein repräsentatives, über einen längeren Zeitraum gemessenen Intervall heran als einen kurzen Spitzenwert.
Lokale Ansaugluft messen
Führen Sie die Messung in der Nähe der in den Kühlkreislauf einströmenden Luft durch. Die in das Gehäuse einströmende Luft kann aufgrund von Umluftbetrieb und nahegelegenen Wärmequellen wärmer sein als die Raumluft.
CPU-Sensor zuordnen
Überprüfen Sie, ob der Überwachungswert die Temperatur an einem Übergang, am Gehäuse, an einem Hotspot, am Kern oder eine andere mit dem CPU-Grenzwert verbundene Temperaturdefinition darstellt.
Passende Paketleistung verwenden
Durchschnittliche Leistung des Akkus über denselben stabilisierten Zeitraum, der auch für die Temperatur herangezogen wurde. Eine kurzzeitige Leistungsspitze darf nicht mit einer späteren konstanten Temperatur in Verbindung gebracht werden.
Schaffen Sie die richtige Atmosphäre
Berücksichtigen Sie die höchste zu erwartende Einlasstemperatur im Inneren des aufgestellten Gehäuses, einschließlich Umwälzung und benachbarter Wärmequellen.
Dauerleistung nutzen
Geben Sie die vorgesehene Dauerleistung des Pakets ein. Kurze Leistungsspitzen erfordern Transientenprüfungen und sollten nicht als stationäre Eingangswerte behandelt werden.
UMFANG DER PLANUNGSLEISTUNGEN
Nützlich für das thermische Screening, nicht jedoch für die endgültige Freigabe der Plattform
Verwenden Sie diesen Rechner, um gemessene und geplante Bedingungen zu vergleichen. Für die abschließende Validierung sind noch die fertige Hardware, die Kühlsysteme für den Produktionsbetrieb sowie die ungünstigsten Einsatzbedingungen erforderlich.
Steady-State-Headroom und lokale Extrapolation
- Gemessene CPU-Temperatur, Einlass-Umgebungstemperatur und Gehäuse-Leistungsaufnahme
- Maximale Auslegungs-Einlasstemperatur und Dauerleistung des Gehäuses
- Genauer Tjmax-Wert und vom Anwender gewählte Auslegungsreserve
- Vorgesehene Temperatur, Leistungsbegrenzung und Begrenzung der Einlasstemperatur
Dynamische, mechanische und umgebungsbedingte Einflüsse
- Turbo-Transienten, Hotspots und thermische Drosselung
- Veränderungen der Lüfterkurve, Lüftertoleranz und Luftstrombegrenzung
- TIM-Schwankungen, Anpressdruck, Staub und Alterung
- Maximale Umgebungstemperatur, Umluftbetrieb im Gehäuse und Produktionsspanne
BENÖTIGEN SIE EINEN NACHVERFOLGBAREN VALIDIERUNGSPROZESS?
Verknüpfen Sie das Screening-Ergebnis mit den Plattformnachweisen und den Bereitstellungstests.
VERWANDTE TECHNISCHE WERKZEUGE
Weiter mit der Überprüfung des Mini-ITX-Designs
Verwenden Sie den nächsten Rechner, der der verbleibenden Unsicherheit entspricht: Wärmeableitungskapazität, Systemleistung, Leiterplattenstrom, mechanischer Abstand oder Zuverlässigkeit.
Wärme- und Energieplanung
Rechner für den Wärmewiderstand → Rechner für den Gleichstromverbrauch → 12-V-/24-V-Stromversorgungsrechner → Rechner für die Leistungsaufnahme von Mini-ITX-Systemen →Elektrische Auslegung von Leiterplatten
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Mini-ITX-Größen- und Abstandsprüfer → MTBF-Rechner für Industrie-PCs →Häufig gestellte Fragen zur thermischen Reserve der CPU
Praktische Fragen zur Umgebungs- und Machtprojektion
Verwenden Sie einen stabilisierten Messzustand, überprüfen Sie die Definition des CPU-Sensors und von Tjmax und lassen Sie den gesamten Kühlpfad unverändert.
Verwenden Sie das Ergebnis als Grundlage für eine Vorauswahl und validieren Sie anschließend die endgültige Plattform.
Die Prognose ist besonders nützlich, um einen bekannten Messzustand mit einer höheren Einlasstemperatur oder einer geplanten Dauerleistung des Bauteils zu vergleichen.
Erörterung einer thermischen AnforderungWie berechne ich den thermischen Spielraum der CPU bei einer höheren Umgebungstemperatur?
Leiten Sie den effektiven Wärmewiderstand aus einem stationären Test ab, wenden Sie diesen bei der maximalen Auslegungs-Einlasstemperatur an und vergleichen Sie die prognostizierte CPU-Temperatur mit Tjmax abzüglich der gewählten Sicherheitsmarge.
Wie viel CPU-Leistung kann der aktuelle Kühler bewältigen?
Der Rechner dividiert den zulässigen Temperaturanstieg bei der Auslegungsumgebungstemperatur durch den gemessenen effektiven Wärmewiderstand. Betrachten Sie das Ergebnis als Grenzwert für den stationären Betrieb und nicht als Nennleistung im transienten Betrieb.
Was versteht man in diesem Rechner unter dem effektiven thermischen Widerstand der CPU?
Er wird als Anstieg der Temperatur zwischen CPU und Einlass, geteilt durch die Dauerleistung des Gehäuses, gemessen und spiegelt das kombinierte Verhalten von Kühler, Wärmeleitpaste, Befestigung, Luftstrom, Gehäuse und Steuerung an diesem Testpunkt wider.
Kann ich statt der gemessenen Gehäuseleistung die CPU-TDP eingeben?
Die gemessene Dauerleistung des Gehäuses wird bevorzugt. Die TDP beschreibt möglicherweise eher eine thermische Auslegungsklasse als die tatsächliche Leistungsaufnahme unter den konfigurierten Firmware-Grenzwerten.
Warum können die simulierten Temperaturwerte von denen eines tatsächlichen thermischen Tests abweichen?
Lüfterkurven, Luftstrom, Leistung der Heatpipes, Verhalten des Wärmeleitmittels, Drosselung, Umwälzung, Staub und Sensordefinitionen können sich in Abhängigkeit von der Temperatur oder der Leistungsaufnahme ändern und zu einem nichtlinearen Ansprechverhalten führen.
Kann dieser Rechner die Validierung bei maximaler Umgebungstemperatur ersetzen?
Nein. Es handelt sich um eine lokale Stationärzustands-Prognose. Für die endgültige Freigabe sind die fertige Hardware, die serienmäßige Kühlvorrichtung, die ungünstigsten Umgebungsbedingungen, eine dauerhafte Auslastung sowie die Fertigungstoleranzen erforderlich.