BeagleBoneGreenのCPUへ取り付ける放熱シートの計算

概要

BeagleBoneのCPUに取り付ける放熱板を接着するための熱伝導シートの熱容量の計算を行います.

消費電力を測定して消費電力を測定して行って発熱する電力を概算でもとめる.

その条件から熱伝導率の計算を行い,使用する熱伝導シートが使えるかどうかの判断をおこなっています.

ラズパイにも応用できる方法です.

BeagleBoneGreenに放熱板をとりつけるとき,熱伝導グリスか放熱シート(熱伝導シート)を間にはさみ,熱伝導を良くします.

グリスだと,上に放熱板をおいた時に滑るので,両面てイプタイプの放熱シートを使うことにしました.

http://www.yodobashi.com/ec/product/100000001000043832/index.html

熱伝導率:0.41W/m・Kの商品.BeagleBoneで使うことができるかの計算をしました.

Beagleboneにヒートシンクを取り付けようと考えました.

ヒートシンクは手元にある三端子レギュレータに使うようなやつを使うとして,ヒートシンクをどう固定するかを悩んでいた.

ググっていると,セメダインで固定していましたが,あまり冷えそうにないので

導電性両面テープでググって探してみました.

 

ヨドバシカメラで熱伝導性の両面テープが203円で売っていました

熱伝導率が0.41W/mKでパソコンに使うなら,熱伝導率が足らないような,値ですが,Beagleboneならどうなのかを計算してみました

 CPUの発生する消費電力の推測

まず,Beagleboneの消費電力を探ります.

CPU利用率が100%のときのUSBの消費電力が0.3AなのでCPUで5*0.3=1.5W以上の熱が発生することはないでしょう.

消費電力の測定は円周率の計算でCPUに負荷をかけておき,ながれる電流を測定しました.電圧は5Vで固定なので流れる電流を掛け算することで,消費電力を測定しました.

 

シートの熱伝導率の計算

1.5W以上の熱を伝導することができるのかどうかを調べます.

熱伝導率を計算できるサイトhttp://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01040.htmを使って計算していきます

面積AはCPUの長さを定規で測ると15mmよって面積Aは0.000255 m^2

物体の暑さBは両面テープの仕様より0.00125 m

熱伝導率Cは仕様より0.41W/m K

温度差DはCPUが60度のとき,ケース内が40度として差は20度

計算によると1.476

大体1.5Wで電力がすべて熱になったと仮定しての1.5Wなので問題は無い気もするが,

安全率を考えると0.41W/mKは物足りない.0.8W/mKだと安全率が約2倍で安心.

安いものを探すと,5 W/mKの熱伝導シートにしたほうがよさそう.

 

 

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