Пасивні системи охолодження на основі радіаторів. СПК
|
Традиційна система охолодження процесора або будь-якої гарячої мікросхеми, названа кулером, включає в себе радіатор і вентилятор. Радіатор необхідний для того, щоб збільшити інтенсивність теплообміну між процесором і зовнішнім простором. Радіатори створені з алюмінію, міді або з комбінації обох металів.
Радіатори повинні відповідати певним вимогам. По-перше, швидко забирати тепло від процесора, по-друге, добре проводити тепло від своєї нижньої (гарячої) поверхні до верхньої (холодної) і, по-третє, ефективно розсіювати це тепло в зовнішній простір.
Щоб підвищити ефективність теплопровідності всередині самого радіатора, його виготовляють з матеріалу з високим коефіцієнтом теплопровідності. Найвищим коефіцієнтом теплопровідності (407 Вт/м -К ) володіє срібло, але через високу ціну воно не використовується для виготовлення радіаторів. На другому місці за коефіцієнтом теплопровідності (384 Вт/м -К ) стоїть мідь, тому її часто використовують при виготовленні радіаторів.
Щоб збільшити ефективність тепловіддачі між поверхнею мікросхеми (джерелом тепла) і радіатором, в якості проміжного шару між ними використовують термопасту. Фактично в даному випадку мова йде про процеси тепловіддачі між поверхнею мікросхеми та термопастой, теплопровідності всередині шару термопасти і тепловіддачі між термопастой і поверхнею радіатора.
Щоб збільшити ефективність тепловіддачі між поверхнею радіатора і навколишнім повітрям, збільшують площу радіатора (площа теплового розсіювання), роблячи поверхню радіатора ребристою.
Тепловий опір радіатора є його найважливішою технічною характеристикою і показує, наскільки зміниться температура поверхні мікросхеми щодо температури навколишнього простору при відведенні 1 Вт теплової потужності через даний радіатор. Якщо, наприклад, відомо, що тепловий опір радіатора становить 1° С/Вт, типова температура навколишнього простору 40° С, а теплова потужність мікросхеми 10 Вт, то температура поверхні мікросхеми при відведенні тепла через даний радіатор буде на 10° С вище, ніж температура зовнішннього простору, тобто складе 50° С.
Intel Pentium 4
Потужність тепловиділення процесора Intel Pentium 4 з тактовою частотою 3,8 ГГц складає 130 Вт. При цьому температура поверхні процесора не повинна перевищувати 80° С. Якщо врахувати, що типова температура повітря всередині ПК складає близько 50° С, то нескладно підрахувати, що тепловий опір радіатора для такого процесора має бути не більше 0,23° С/Вт. Настільки малим тепловим опором не володіє жоден пасивний радіатор. Кардинально зменшити його тепловий опір можна при використанні додаткового вентилятора. Вентилятор створює примусову конвекцію повітря, що сприяє зростанню ефективності теплообміну між радіатором і навколишнім простором. Тому для зменшення теплового опору в купе з радіатором використовується вентилятор, а їх сукупність називають кулером. Відзначимо, що тепловий опір сучасних процесорних кулерів одно 0,2° С/Вт і більше.
