Refroidissement satellite et application spatiales

Voici un domaine sur lequel les processus de qualifications ne sont pas des simples papiers à parafer en début de projet.

Le point clef est d’avoir l’assurance plus que raisonnable que la solution de dissipation thermique spatiale va faire le job sans SAV possible….

il est important de prendre en compte ces étapes pour un design répondant aux trois critères : En phase avec les delais d’ingénierie, un prix compatible avec le budget du management thermique, et une solution technique avec le bon niveau de maturité technologique (TRL Technology Readiness Level), hé oui un programme spatial peut durer 10 ou 15 ans, il faut prendre en compte ce paramètre, comme celui de obsolescence.

Les caloducs heatpipe ou encore les LHP loop heatpipe boucle diphasique doivent suivre et s’integrer dans ce shéma à étapes.

MDR = Mission Definition Review

PRR = Preliminary Requirements Review

SRR = System Requirements Review

PDR = Preliminary Design Review

CDR = Critical Design Review

QR = Qualification Review

AR = Acceptance Review

ORR = Operational Readiness Review

FRR = Flight Readiness Review



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Apres d’un point de vue plus électronique dans le space thermal management, il est bon de coller aux etapes suivantes :

Mock-up (MU)

Development Model (DM)

Structural Model (SM)

Thermal Model (ThM)

Structural-Thermal Model (STM)

Suitcase Model    (souvent avec des composants COTS pour tester le segment « ground »)

Electrical and Functional Model (EFM)

Engineering Model (EM)

Engineering Qualification Model (EQM)

Qualification Model (QM)

Life Test Model (LTM)

Proto-Flight Model (PFM)

Flight Model (FM)

Flight Spare (FS)

 

nous utilisons toujours le meme livre de référence, il n’est pas donné, mais l’anglais est facilement compréhensible et cela est un ouvrage de référence que tout les ingénieurs du domaine doit avoir. De plus en plus de sous-traintant appliquent leurs propres méthodes et lors d’un dérapage de projet, il est bon de recadrer avec de genre d’ouvrages :

Handbook of Space Technology SBN-13: 978-1600867019

ISBN-10: 1600867014

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Refroidissement des telephones portables smartphone

On parle beaucoup en décembre des derniers téléphones que l’on va trouver sous le sapin.

pour refroidir un processeur qui gere 32 Gb de datas avec des flux videos HD, des flux Wifi en Émission/reception et bien sur une carte 4G UMTS…. ca fait de la chaleur… n’oublions pas que l’appareil electronique est souvent proche de +30°C car il est dans la main de l’opérateur, la poche….

Si on le branche sur le chargeur, on ajoute la gestion thermique de la batterie Li-PO… cela devient vite un grille pain…

On voit sur beaucoup de blogs le Dernier Motorola X version 4 avec un petit caloduc aplatit. cela permet d’étaler la chaleur entre un point A et un point B. au lieu d’avoir des points chauds très denses à un endroit, on va « charrier » de la chaleur vers un endroit moins chaud…

Les rendements des caloducs aplatis sont mauvais, mais ils sont excellents comparés a un dissipateur en Aluminium à 180w/mK. certains ajoutent de la poudre de graphite dans l’aluminium, mais le gain est négligeable par rapport à l’amélioration thermique,, voire mauvais si on regarde l’impact cout.

parlons chiffres : le CPU doit gérer 2 560 x 1 440 pixels ! Snapdragon 810 = 4x Cortex A53@1.555GHz + 4x Cortex A57 r1p1 @1.958GHz + 2MB L2 cache…. on est en plein dans la chauffe et la surchauffe….

Bizarrement, on a du mal à trouver les consos : on parle plutôt de gravure à 20 nm qui réduisent la consommation electrique…. what esle…

 

Si on regarde ces comparatifs, on a des consos de 3 watts à 5-8 watts, voire 11 watts à pleine puissance… je vous laisse faire le ratio avec les mAh de la batterie…. voici des exemples pertinents de comparatifs

snapdragon 810 vs tegra k1
snapdragon 810 vs exynos 7420
snapdragon 810 vs 801
snapdragon 810 vs 800
snapdragon 810 vs 410
Snapdragon 810 vs 615
snapdragon 810 vs a8
snapdragon 810 vs exynos 7

 

http://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2015/0312-01.html

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Echangeur à Caloducs pour Electronique de puissance

Que ce soit pour un Devis chez un fabricant ou pour une datasheet de bureau d’études, les échangeurs à caloducs sont des pièces bien complexes.

En fait pas si complexe que ça : une approche pragmatique permet d’éviter le low-cost non fonctionnel ou la sur-technologie qui va couter tres cher en NRE et en fabrication.

Des solutions existent : elles sont bien connus de certains fabricants mais ne sont pas déployés sur internet : pourquoi ?

Quand vous faites de l’électronique de traction ferroviaire, des camions électriques tout terrain ou des éoliennes marines, vous n’avez pas intérêt à ce que le GAP technologique soit diffusé trop vite. on estime l’économie sur ces technologie à 7% ou 12% de la marge d’un projet.

Un étude amont avec un consultant présentant de manière exhaustive les technologies présentes sur le marché, sans mettre tel ou tel fabricant (ou pire, revendeurs) en avant, permet de répondre à une demande des directions des achats et des directions de l’ingénierie :

  • Just good enough & fit for purpose !




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Le reste n’est qu’arrangement commercial, Faut il payer ce consultant ? évidemment, ce bench-marking prend du temps et tout a un cout. mais ce cout permet d’avoir une vue globale sur les technologies matures (TRL…) et donc de positionner le produit final avec quelques points de marge supplémentaires…

Plusieurs grands dossiers sur les caloducs ont été réalisés en 2019. nous reviendrons dessus prochainement.

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Canicule et carte électronique

Canicule et carte électronique

Comme tous les ans, nous recevons beaucoup de demandes qui font le bonheur de nos bureaux d’études en managements thermiques.
Beaucoup de donneurs d’ordres finaux ont négligés le paramètre surchauffe des cartes.
L’électronique qui grille à cause de la chaleur n’est pas un mythe, c’est même la première cause de panne !

Prévisions météo à 3 jours pour Paris ( 75010 ) (excellent site Météo ciel !)

Quelques pistes :
- on a économisé quelques centimes ou quelques euros sur un système de plusieurs milliers d’Euro… la carte grille et le client final voit juste un produit de plusieurs milliers d’euro en panne… le risque en notoriété est élevé pour le fabricant.
- les Plage de températures : -25°C à +40°C par exemple… si à paris le 1 Juillet 2015 on a +39°C à l’ombre… combien a-t-on dans un appareil électronique sous tension ? Nous dirons au moins +20°c de Delta T, soit 60°C !
- L’éclairage LED : lors des étés chauds et des canicules, les éclairages LED grillent en grande quantité ou les durées de vie sont réduites…. normal : rares sont les dimensionnements qui prennent en compte les 3 paramètres
- température en hauteur dans le magasin
- peu de flux d’air sur le BA13 et SOUS la laine de verre
- graisse thermique inadaptée qui flue sous la pression du vissage et de la température.




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Lors de nos conceptions, nous cherchons toujours à déplacer la chaleur. La source (la puce, la LED, l’IGBT) étant par nature indéplaçable…nos technologies innovantes en caloduc, graphite, plaque froide brasée permettent de déplacer la chaleur sur 10 centimètres à 5 mètres. Une fois la chaleur déplacée. on peut l’évacuer.
Cette approche en deux temps permets d’avoir un système électrique (IGBT, transformateur, convertisseur) qui fonctionne parfaitement en canicule, mais surtout tolérant aux pannes.

La pire approche ? Ça chauffe ? Souffle avec un ventilo ! Et si le ventilo s’arrête ? Mets en un deuxième ! Quand vous savez que les « Probability factor (L1, L10 or MTBF) » sont souvent donnés à 20°C (demandez les datasheets à vos Commerciaux !). Cela donne sur un ventilateur low cost à Tu=60°C les valeurs suivantes : au bout de 3 ans 30% seront en panne et au bout de 5 ans 100% seront en panne. Attention, c’est une statistique, donc cela veut dire que 5 à 10% tomberont en panne l’année « 1 ». AMD avait fait en 1995 une étude disant que le coef de vieillissement était x2 à chaque +10°C…

Il existe des gammes de composants low cost très performants : Les passifs ! Les caloducs peuvent être fournis directement adaptés avec les semelles usinées pour aller dans votre boitier. Les prototypages sont extrêmement rapides.

Nous livrons régulièrement sous 4 semaines des prototypes et des préséries. C’est l’idéal pour valider un système électronique avec un Go-NoGo avant de dépenser des centaines de K€ dans un hypothétique budget R&D.

Un exemple de saison ? Le refroidissement d’une carte électronique de guidage GPS Agricole et de contrôle de l’outil tracté. La carte doit être en plein champ en train de battre des escourgeons (orge d’hiver). Poussière, Chaleur et de vrais Opérateurs qui ne sont pas là pour passer le plumeau tous les deux heures… une approche pragmatique du management thermique et de la dissipation thermique de l’électronique en temps de canicule !

http://management-thermique.fr/

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