Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В описании процессорных плат встречаются варианты организации охлаждения процессора — активное и пассивное. Какое из них лучше выбрать?

В технических характеристиках на любую процессорную плату производитель указывает рабочий температурный диапазон (вплоть до от -40°С до + 85°С), в котором производитель гарантирует работоспособность изделия при условии обеспечения температуры процессора ниже +100°С (для процессоров Intel). Каким образом Вы будете это обеспечивать — задача конструктора системы. Это может быть активное охлаждение, пассивное, водяное, термоэлектрическое и т. д. Каждый из подходов имеет свои особенности, плюсы и минусы.

Более подробно остановимся на наиболее распространенных видах охлаждения — активном и пассивном. Активное охлаждение подразумевает наличие вентилятора, который обдувает потоком воздуха охлаждающий радиатор с необходимой площадью поверхности. Плюсы такого решения — радиатор может быть заметно меньшей площади, и, соответственно, с меньшими габаритами и массой. Рассеиваемая процессором мощность может быть довольно большой. Это самое простое и эффективное решение.

К минусам такого решения можно отнести наличие ненадежного механического узла — собственно вентилятора, которой может выйти из строя. Кроме этого, корпус системы должен иметь постоянный приток холодного воздуха, то есть не может быть герметичным. В системах с большой отводимой тепловой мощностью как правило используются несколько вентиляторов — вентилятор охлаждения радиатора процессора, вентилятор(ы) для подачи холодного (наружного) воздуха и вентилятор(ы) для вывода нагретого воздуха наружу.

В промышленных системах, которые эксплуатируются в производственных помещениях с повышенным содержанием пыли, после нагнетающих вентиляторов ставятся фильтры и производительность вдувающих и выдувающих вентиляторов рассчитывается таким образом, чтобы внутри корпуса образовывалось повышенное давление, которое препятствует проникновению пыли через имеющиеся в любом случае щели и отверстия внутрь корпуса. Такая система требует постоянного периодического обслуживания — замены или очистки фильтров и профилактики (замены) вентиляторов. Это следует иметь в виду. Кроме всего прочего, вентиляторы издают заметный шум, что может быть неприемлемо, например, для медицинских приборов, которые постоянно находятся в палате возле больного.

Пассивное охлаждение лишено всех вышеперечисленных недостатков, но требует гораздо более тщательного подхода в процессе проектирования системы.

Ряд производителей для организации пассивного охлаждения предлагают комплектовать свои изделия так называемым thermal spreader (передатчиком тепла). Это не пассивный радиатор !, как ошибочно полагают некоторые наши заказчики. Это именно передатчик тепла от процессора к внешнему пассивному радиатору или иной системе охлаждения. Этот передатчик является довольно прецизионным механическим изделием, как правило из алюминия или меди, которое обеспечивает с одной стороны точное прилегание с определенным усилием к охлаждаемым элементам (процессора и чипсета), а с другой стороны обеспечивает простое монтирование пользователем собственной системы охлаждения и обладает минимальным тепловым сопротивлением.

Как правило, для встраиваемых систем удобно в качестве пассивного радиатора использовать сам корпус системы. Правда, в этом случае к корпусу также предъявляются требования именно как к пассивному радиатору — необходимая площадь для рассеивания излучением и конвекционным способом требуемой мощности и минимальное тепловое сопротивление для равномерного прогрева всего корпуса.

Вопрос: В описании некоторых встраиваемых процессорных плат встечаются упоминания опций, таких как Coating, UnderFill и Bonding. Что они означают?

Coating - влагозащитное покрытие. Как правило, это покрытие акриловым лаком толщиной 6-8 микрон. Предназначено для защиты электронных плат от воздействия образующегося в процессе эксплуатации конденсата (влаги). Особенно это важно для плат, расчитанных для работы в расширенном температурном диапазоне и в тропическом климате. Влагозащитное покрытие защищает плату от окисления, повышения проводимости, образования грибка и плесени. Следует отметить, что наличие влагозащитного покрытия не делает изделия герметичными и способными работать при влажности 100% или при погружении в воду!
UnderFill - фиксация электронных компонентов в корпусе BGA специальным диэлектрическим теплопроводным компаундом к печатной плате. Компаунд задувается под уже установленный компонент и предназначен для повышения механической прочности изделия (удары и вибрация) и улучшения теплоотдачи компонента путем отвода некоторй части выделяемого тепла через печатную плату.
Bonding - фиксация крупных электронных компонентов (конденсаторы, трансформаторы и т.п.) к плате специальным диэлектрическим компаундом для повышения устойчивости изделия к механическим воздействиям (удары и вибрация). Применение опций UnderFill/Bonding почти на порядок повышает усточивость плат к ударам и вибрации, что неоценимо для применений на транспорте, авиации/космосе и в оборонной промышленности.

Вопрос: Что такое одноплатный компьютер?

Одноплатные компьютеры (SBC, SingleBoardComputer) предоставляют пользователям широкий спектр мощных, компактных и гибких платформ на базе x86 и ARM в различных форм-факторах. Одноплатные компьютеры и встраиваемые процессорные платы способны решать широкий круг задач и работать везде, от мобильных приложений с низким энергопотреблением до надежных высокопроизводительных вычислительных модулей и встраиваемых боротвых систем для тяжелых условий эксплуатации.

Промышленные одноплатные компьютеры представляют собой законченное интегррованное решение с установленным процессором, системной логикой, памятью, дисковой подсистемой и широким набором стандартных интерфейсов (VGA, DVI, HDMI, COM, USB, Ethernet, IDE / SATA, M.2 и т. д.), включая стандартные разъемы для подключения. Данный подход позволяет легко интегрировать встраиваемые процессорные платы в системы пользователя с выводом стандартных разъемов на переднюю или заднюю панель конечного изделия.

Особое внимание производители одноплатных компьютеров уделяют надежности и компактности.  Благодаря современной элементной базе с минимальным потреблением множество предлагаемых изделий могут работать с пассивным охлаждением (без вентиляторов) при экстремальных температурах от -40 ° C до 85 ° C, обеспечивают устойчивость к ударам и вибрации, имеют влагзащитное покрытие и минимальный размер, что позволяют им соответствовать критическим требованиям к пространству для большинства встраиваемых приложений.

Современные компактные промышленные встраиваемые одноплатные компьютеры с минимальным энергопотреблением, высокой производительностью и пассивным охлаждением являются превосходным решением для создания встраиваемых систем в таких отраслях как промышленная автоматизация, автоматизация в энергетике, автоматизация сельского хозяйства, промышленный Интернет Вещей, системы видеонаблюдения, медицина, интеллектуальные транспортные системы, информационные системы, системы Искусственного Интеллекта и распознавания образов, встраиваемые бортовые системы для ЖД транспорта, авиационного и морского транспорта, системы оборонного применения.