Охлаждащи процесори
на страниците на сайта
www.electrosad.ru
Статията е написана преди повече от 2 години, но някои точки от нея могат да бъдат полезни и сега, още повече, че проблемите с охлаждащите процесори се проявяват все по-силно. Това се дължи преди всичко на растежа на тяхната производителност. Преходът към по-тънки технологии не намалява важността на проблема, тъй като броят на транзисторите в новите процесори се увеличава и консумацията на енергия намалява само на процесори с ниски тактови честоти.
Както знаете, Intel ограничава работната температура на своите процесори при + 66 ... 78 ° С, AMD - при + 85 ... 90 ° С. При + 23 ° C в стаята температурата на въздуха вътре в системния блок на компютъра е с 10 ... 15 ° C по-висока, а температурата на процесора е 20 ... 35 ° C по-висока от последната. В резултат на това температурата на процесора може да достигне +75 ° С, а при горещо време (+ 35 ... 40 ° С) - +92 ° С.
От това следва, че съвременните процесори при пълно натоварване изискват ефективно охлаждане и не всеки охладител (охладител) ще може да го осигури. Да не говорим за тези, които обичат да изстискват всичко от компютъра си. За тях ефикасният охладител е задължителен. Затова често възниква въпросът кой охладител да изберете?
В момента в света се произвеждат много видове охладителни устройства. Това са охладители, в които охлаждащата течност е въздух, а наскоро се появиха водни и термоелектрически охладителни устройства и охладители с топлинна тръба и дори такива екзотични като компресионни хладилни агрегати с пара. А аматьорите дори експериментират с втечнени газове и сух лед.
При сегашното ниво на разсейвана топлинна мощност охладителите, в които въздух * 1 се използва като топлоносител, са широко разпространени и успешно се справят със задачата за охлаждане на компютърни възли. По вида на топлообмена те се разделят на устройства с естествена конвекция и принудително. Първите се използват в системи с разсейване на топлината до 10 ... 15 W (например за охлаждане на микросхемата на северния мост на чипсета), а вторите - при нива на разсейване на топлината до 100 W. При охладителите от втората група разсейваната топлинна мощност е пропорционална на повърхността на радиатора, температурната разлика между него и охлаждащия въздух и скоростта на въздушния поток. Най-често срещаните са ребра с радиатори, по-рядко се използват по-сложни типове щифтове и турбини.
Охладителите с иглени радиатори са показали висока ефективност поради по-голяма повърхност от радиаторните радиатори със същите размери * 3 .
Но охладителите с ребра с радиатори са намерили по-широко приложение. Те са лесни за изчисляване и евтини за производство. Помислете за основните зависимости, които описват характеристиките на такива устройства.
На първо място, това е уравнението на топлинния баланс:
P = cpVS канал Δt = a SvnΔ t, (1)
където P е топлинната мощност, отстранена от радиатора; с - специфичен топлинен капацитет на въздуха; p е плътността на въздуха; V е скоростта на въздуха в канала; S kan - площ на напречното сечение на канала; Δt = t p - t s температура на отоплението на въздуха в канала; t p е температурата на радиатора; t c - температура на околната среда (въздух); α е коефициентът на топлопреминаване на радиатора; S vn - повърхност.
Термичното съпротивление R p (числово е равно на температурата на прегряване на радиатора на 1 W входна мощност, ° C/W) характеризира спада на температурата в последователната верига на всякакви елементи в топлинния поток и в този случай, термично съпротивление на процесора-радиатор.
където P p е мощността, подавана към радиатора и разсейвана от него, W; Δt - температурна разлика на контактната повърхност.
Познавайки топлинното съпротивление за всяка връзка на термичната верига, е възможно да се изчисли разпределението на температурата по него от радиатора до кристала на процесора.
където tp е температурата на радиатора; t до - температура на кристала; P процента - мощност, разсейвана от процесора; R до - към - термично съпротивление на корпуса на кристала - процесор; R k - термично съпротивление на корпуса на процесора - радиатор; R p - термично съпротивление на радиатора - околна среда.
Термичното съпротивление на контактната повърхност при нанасяне на топлопроводима паста между два елемента в пътя на топлинния поток може да бъде оценено с помощта на емпиричната формула
където: S p - площта на контактната повърхност.
Площта на контактната повърхност на съществуващите процесори е приблизително от 2 до 15 cm 2, термичното съпротивление R to е от 1 до 0,15 ° C/W, използването на топлопроводима паста го намалява до 0,5 ... 0,07 ° C/W.