Mini-ITX sans ventilateur · Refroidissement passif · Dissipateur thermique · Couplage du châssis

Cartes mères Mini-ITX sans ventilateur pour systèmes industriels et embarqués

Choisissez une plateforme sans ventilateur en fonction de la chaleur en régime continu, de la température ambiante maximale, de la résistance thermique, de la géométrie du boîtier, des points chauds des composants et du chemin de dissipation thermique entre le silicium et l'air ambiant.

  • 170 × 170 mmEncombrement d'une carte Mini-ITX
  • N100 · 6 WRéférence de processeur à faible consommation
  • N97 · 12 WCharge de refroidissement passif plus élevée
Vérifier la faisabilité d'un système sans ventilateur Vérifier mes exigences en matière d'appareils sans ventilateur
Carte mère Mini-ITX sans ventilateur, utilisant un refroidissement passif et la dissipation thermique par le châssis

Enveloppe thermique sans ventilateur

Déterminer la faisabilité d'un fonctionnement sans ventilateur en fonction de la puissance en watts, de la température ambiante et de l'élévation de température admissible

Le retrait du ventilateur supprime la circulation d'air forcée, mais pas la chaleur. Un système Mini-ITX passif ne fonctionne que si l'ensemble du circuit thermique est capable d'évacuer la puissance nominale du système dans les pires conditions ambiantes d'installation, sans ralentissement inacceptable ni perte de marge de température des composants.

Saisie Quels indicateurs mesurer ? Pourquoi c'est important
Puissance continue Processeur + VRM + mémoire vive + stockage + carte réseau + USB + pertes de conversion Détermine la quantité totale de chaleur qui doit quitter l'enceinte
Température ambiante maximale Température autour de l'appareil installé, et pas seulement la température ambiante Réduit la marge de hausse de température disponible
Cycle de service Activité continue du processeur, du stockage et du réseau Des pics de référence de courte durée peuvent masquer une défaillance thermique en régime permanent
Annexe Matériau, surface, orientation, étanchéité et fixation Détermine dans quelle mesure la chaleur se diffuse dans l'air ambiant

Chemin thermique entre le silicium et l'environnement

Pour qu'un système passif fonctionne, chaque interface thermique doit être opérationnelle.

  1. Boîtier de processeurC'est le processeur (CPU) ou le SoC qui génère la principale charge thermique concentrée.
  2. Interface thermiqueUne pâte, de la graisse ou un matériau à changement de phase comble les interstices microscopiques entre les surfaces.
  3. Dissipateur thermique ou répartiteur de chaleurÉvacue la chaleur de la zone du petit boîtier vers une structure métallique plus grande.
  4. Interface du châssisLa pression de contact, la planéité et la somme des tolérances déterminent si le boîtier peut servir de dissipateur thermique.
  5. Du châssis à l'environnement ambiantLa surface externe, les ailettes, l'orientation et l'air ambiant déterminent le dégagement thermique final.

Sources de chaleur autres que le processeur

Le stockage, la mise en réseau et la conversion d'énergie peuvent constituer le goulot d'étranglement caché des systèmes sans ventilateur

Source de chaleur Quand cela prend de l'importance Axe de validation
SSD NVMe Enregistrement en continu, écritures dans une base de données ou écritures à haut débit sur un support de stockage Température du contrôleur, vitesse d'écriture soutenue et limitation des performances
Contrôleurs Ethernet Plusieurs ports LAN, trafic 2,5 GbE/10 GbE ou charges de travail de routage Température de la carte réseau (NIC/PHY) en cas d'activité soutenue de la liaison
VRM / DC-DC Charge CPU élevée, conversion de données à grande largeur de bande ou alimentation des périphériques Perte de conversion, température au niveau du point chaud et restriction du flux d'air à proximité
USB / Extensions Caméras, radios, dispositifs de capture ou cartes d'extension alimentés Courant au niveau du connecteur, charge du régulateur et chaleur totale du système

Estimer la consommation électrique totale d'un système Mini-ITX →

Résistance thermique

Utiliser θ ≤ ΔT / P pour évaluer les besoins en refroidissement passif

La résistance thermique permet de vérifier rapidement la faisabilité d'un projet. Elle ne remplace pas les mesures, mais elle permet de déterminer si l'élévation de température admissible est trop faible pour un simple dissipateur passif.

Référence Calcul Interprétation
Intel N100 TDP du processeur de 6 W Un point de départ pratique, à faible consommation et sans ventilateur
Intel N97 TDP du processeur de 12 W Environ deux fois la chaleur dégagée par le processeur par rapport à la référence de 6 W
Augmentation de 35 °C · 6 W θ ≤ 35 / 6 = 5,83 °C/W Résistance totale maximale pour cet exemple simplifié ne concernant que le processeur
Augmentation de 35 °C · 12 W θ ≤ 35 / 12 = 2,92 °C/W Un parcours passif plus exigeant pour un même budget d'élévation de température

Calculer la résistance thermique requise →

Dissipateur thermique · TIM · Châssis

Les tolérances mécaniques peuvent influencer les performances thermiques davantage que les caractéristiques techniques du dissipateur thermique

Épaisseur TIM

Une cale plus épaisse peut compenser l'accumulation des tolérances, mais elle augmente généralement la résistance thermique. Utilisez la cale d'interface la plus fine possible qui permette néanmoins de maintenir un contact fiable.

Pression de contact

Une pression insuffisante entraîne un mauvais contact thermique ; une pression excessive peut exercer une contrainte sur le circuit imprimé ou le boîtier du processeur. Définissez les éléments de fixation et le couple de serrage.

Planéité et empilement

La hauteur du processeur, l'épaisseur du dissipateur thermique, les entretoises, la planéité du boîtier et la tolérance du circuit imprimé déterminent si le contact reste constant d'une unité de production à l'autre.

Facilité d'entretien

La mémoire, le module M.2, les connecteurs et les vis de fixation doivent rester accessibles sans altérer l'interface thermique validée.

Température ambiante · Orientation · Boîtier étanche

La convection naturelle varie en fonction de la position d'installation et de la conception du boîtier

Un système sans ventilateur validé en position horizontale sur un banc d'essai ouvert peut se comporter différemment lorsqu'il est monté verticalement dans une armoire hermétique. La convection naturelle, la stratification de l'air chaud et l'exposition des surfaces externes varient toutes en fonction du mode d'installation.

État Éléments à vérifier
Châssis hermétique Transfert thermique entre l'intérieur et la paroi et dissipation thermique par la surface extérieure
Montage vertical / horizontal Trajectoire de convection naturelle et déplacement des points chauds
Installation d'armoires Température de l'air ambiant autour de l'appareil après que des équipements situés à proximité ont réchauffé le boîtier
En extérieur / Exposition au soleil Le gain solaire et la température de surface de l'enveloppe, et non pas uniquement la température ambiante relevée par la station météorologique

Qualification thermique

Valider la carte mère finale, le BIOS, le système de stockage et le boîtier en tant qu'ensemble thermique unique

Domaine de qualification Référence À utiliser pour
Froid IEC 60068-2-1 Qualification de fonctionnement ou de stockage à basse température, le cas échéant
Chaleur sèche IEC 60068-2-2 Exposition en régime permanent à haute température
Variation de température IEC 60068-2-14 Contrôle des contraintes liées aux changements de température, le cas échéant
Gamme industrielle sélectionnée De -20 °C à +70 °C sur certaines configurations À utiliser uniquement lorsque la référence produit exacte correspond à cette gamme commercialisée.
Cible à large plage de températures Plage de température cible du projet : de -40 °C à +85 °C Nécessite des essais de nomenclature (BOM), de démarrage à froid, de mise en charge à chaud et de transition

Plans de départ

Commencez par la charge thermique la plus faible permettant tout de même de répondre aux besoins de la charge de travail

Tableau de départ À utiliser lorsque Confirmer avant la publication
Intel N100 Mini-ITX industriel Une classe de processeur de 6 W est suffisante pour cette application. Plage de température totale du système, du dispositif de stockage, du réseau local (LAN), de l'interface dissipateur thermique/châssis et de la température ambiante
Intel N97 Mini-ITX sans ventilateur Une charge plus importante du processeur ou du réseau justifie le choix d'un processeur de référence de 12 W Chaleur générée par la carte réseau, activité de stockage, résistance passive, boîtier et charge continue
Mini-ITX sans ventilateur, à large plage de températures L'installation doit répondre à une exigence précise en matière de plage de températures étendue. Gamme de produits commercialisés, nomenclature, stockage, étage de puissance, interface thermique et validation à froid/à chaud

Analyse thermique sans ventilateur

Envoyer la charge thermique et l'enceinte

Indiquez le processeur, la charge de travail en continu, la consommation électrique du système (mesurée ou estimée), la température ambiante maximale, les matériaux et dimensions du boîtier, l'orientation, les conditions de stockage, la connectivité réseau, la quantité et la plage de fonctionnement requise.

Soumettre les exigences relatives aux systèmes sans ventilateur

FAQ

FAQ sur les configurations Mini-ITX sans ventilateur

Quel TDP de processeur un système Mini-ITX sans ventilateur peut-il supporter ?

Il n'existe pas de limite universelle. La chaleur totale du système, la température ambiante, l'élévation de température admissible, la résistance thermique, la surface du châssis, l'orientation et la charge de travail déterminent si le refroidissement passif s'active.

L'Intel N100 est-il automatiquement compatible avec une utilisation sans ventilateur ?

Non. Le TDP de 6 W de son processeur est certes avantageux, mais il faut tout de même prendre en compte dans le budget thermique la chaleur dégagée par la mémoire vive, le SSD, le réseau local, les ports USB, le VRM et le boîtier.

Pourquoi une même carte sans ventilateur peut-elle chauffer davantage dans un boîtier hermétique ?

L'étanchéité réduit les échanges d'air. À moins que le châssis n'offre une voie de conduction efficace vers une grande surface externe, des points chauds internes peuvent apparaître, même avec une charge de travail identique.

À quel moment dois-je renoncer à essayer de rendre le système sans ventilateur ?

Utilisez une ventilation active lorsque la résistance thermique requise, la marge de température des composants, les dimensions du boîtier ou les conditions ambiantes les plus défavorables ne peuvent pas être respectées de manière fiable en cas de charge de production soutenue.

Conçu pour le silence : Une conception sans ventilateur qui résiste à l'épreuve du terrain

Que vous les installiez dans une usine poussiéreuse ou dans un kiosque où l'espace est restreint, nos cartes sans ventilateur continuent de fonctionner sans surchauffer et de manière stable. Elles offrent une fiabilité silencieuse, même là où la circulation d'air fait défaut.