Heatsinks - vse, kar morate vedeti 【celoten vodnik】

Na trgu najdemo vedno močnejše procesorje in grafične kartice, ki zahtevajo sorazmerne hladilne pasove za delovanje. Če jih ne bi uporabljali, računalniki kot taki ne bi mogli delovati, vsaj namizni ali prenosni računalniki, saj bi njihove glavne komponente gorele brez odstranjevanja.

V tem članku bomo poskušali poglobljeno spoznati računalniške hladilnike, njihove elemente, osnove delovanja in vrste, ki obstajajo. Če razmišljate o nakupu enega od teh, tega predmeta ne zamudite, zato začnimo!

Kazalo vsebine

Kaj je hladilnik

Hladilnik je tisti element, ki je odgovoren za odvajanje ali odvzem toplote, ki jo elektronska komponenta ustvari zaradi uporabe. Obstaja veliko vrst hladilnih vložkov, kot so zrak, tekoče hlajenje ali celo neposredna konvekcija komponent, potopljenih v neprevodno tekočino. Tu bomo pokrivali hladilnike zraka, ki jih najpogosteje povezujemo in tiste, ki jih uporablja večina uporabnikov.

Pravzaprav v računalniku ne najdemo le hladilnika, morda si mislimo, da je heatsink le tisti blok, ki je na vrhu CPU-ja ali na grafični kartici, vendar nič ni dlje od resničnosti. Tudi druge komponente, na primer čipset matične plošče ali VRM istega, potrebujejo hladilne vtičnice.

Prav ta zadnji element je v zadnjem času dobil velik pomen. VRM je napajalni sistem procesorja in kot tak mora poslati veliko količino toka, da deluje, govorimo med 90 in 200 amperji (A) pri približno 1, 2-15V. MOSFETI so tranzistorji, ki uravnavajo tok, ki se pošlje v CPU in pomnilnik, zato se zelo segrejejo. Tudi iz istega razloga najdemo hladilne vtiče v napajalniku in na splošno v katerem koli čipu, ki deluje na visoki frekvenci.

Kako to v resnici deluje: fizična podlaga hladilnikov

Vse se začne z načinom, kako elektronska komponenta proizvaja toploto, ki se imenuje učinek Joule. Gre za pojav, ki se pojavi, ko se elektroni gibljejo v prevodniku. Posledično bo zaradi kinetične energije in trkov med njimi prišlo do zvišanja temperature. Večja kot je energijska intenzivnost, večji bo pretok elektronov v prevodniku in posledično se bo sprostilo več toplote. To je razširljivo na silikonske čipe, znotraj katerih se kondenzira veliko število elektronov v obliki električnih impulzov.

Ta fenomen lahko odlično vidimo v tem termičnem zajetju. Kadar računalnik porabi veliko energije, celo vodniki povišajo temperaturo.

Kljub temu hladilnik ni nič drugega kot kovinski blok, sestavljen iz stotih plavuti, ki je v neposrednem stiku s čipom preko termalne paste. Na ta način toplota, ki jo ustvarja čip, prehaja v hladilnik in iz njega v okolje. Na splošno sta en ali dva ventilatorja nameščena nad hladilnimi pasovi, ki pomagata odstranjevati toploto iz kovine. V bistvu delujeta dva mehanizma izmenjave toplote:

• Izvajanje: je pojav, s katerim bolj vroče trdno telo svojo toploto prenaša v hladnejšo, ki je v stiku z njo. To se zgodi ravno med IHS CPU-ja in hladilnikom. Potem bomo videli, da obstaja nekaj toplotnega upora med njimi. Konvekcija: Konvekcija je še en pojav prenosa toplote, ki se pojavlja le v tekočinah, vodi, zraku ali pari. V tem primeru zrak doseže plavuti hladilnika, po možnosti z veliko hitrostjo, tako da lahko odvzame več toplote iz vročih plavuti hladilnika.

Veličine, da veste, ali je hladilnik dober

Če gledamo delovanje s tehničnega vidika, bomo morali še vedno poznati glavne veličine, ki so povezane z dobrim hladilnikom. Čeprav je res, da se mnogi med njimi ne odražajo v specifikacijah, bodo za najbolj radovedne zanimive.

• TDP: TDP je nedvomno najpomembnejši parameter hladilnika, saj je zelo reprezentativen. TDP (Thermal Design Power) imenujemo količina toplote, ki naj bi jo elektronska komponenta proizvedla, ko je največja. Ta parameter se prikaže na procesorjih in hladilnikih in nima nobene zveze s porabo energije same elektronske komponente. Torej je procesor nastavljen tako, da podpira največji TDP, zato mora imeti hladilnik enak ali več, da bo CPU deloval varno. TDP CPU <TDP hladilnik, vedno. Vodljivost in upornost: prevodnost je sposobnost prenosa toplote, ki jo ima telo ali snov. In upornost, ker ravno obratno, odpor, ki ga predstavlja, vodi toploto. Vodljivost se meri v W / mK (Watt na meter Kelvina) in bolj ko je bolje. Toplotna odpornost: toplotna odpornost je pojav, ki nasprotuje prehodu toplote iz enega elementa v drugega. Je kot električni upor, večji kot je, težje bo toplota prehajati. V hladilnem sistemu posega veliko toplotnih uporov, na primer stik CPU-ja in hladilnika, stik med kapsulacijo in jedri itd. Zato gre za postavitev elementov z visoko prevodnostjo, da se izognemo tem uporom. Kontaktna površina: Kontaktna površina ni nekaj, kar je določeno v specifikacijah, saj je del zasnove hladilnika. Če bi se srečali s ploščo z noctua D15, bi rekli, da ima več kontaktne površine? No, umivalnik brez dvoma. Ta parameter meri skupno površino, ki jo bo kopal zrak. Več plavuti, večja je izmenjalna površina, saj imajo vsi dva obraza, eden za drugim, pomnožen s stotinami. Pretok zraka in tlak: ti parametri so v primerjavi z ventilatorji. Pretok zraka je količina zraka, ki jo ventilator sproži in se meri v CFM, medtem ko je statični tlak sila, s katero zrak udari v plavuti, in se meri v mmH2O. V hladilniku želimo čim večji tlak z velikim pretokom.

Sestavni deli in deli toplotnih odtokov

Po ogledu parametrov, vključenih v delovanje hladilnika računalnika, ni smiselno vedeti, kateri elementi so del njega. Ali bolje rečeno, kako je zgrajen vreden hladilnik. Poleg tega bomo videli elemente, ki posegajo takoj po jedrih DIE ali procesorjih.

IHS

IHS ali integrirani razdelilnik toplote je kapsulacija CPU-ja. Tu se vse začne, saj je prvi element, ki je v stiku s procesorskimi jedri, ki resnično ustvarja toploto elektronske komponente. Ta paket je izdelan iz bakra, najmočnejši procesorji pa so neposredno spajkani na DIE, da se toplotna odpornost zmanjša na minimum.

To zagotavlja, da vsa možna toplota v najboljših pogojih prehaja na druge sesalne elemente. Obstajajo čipi, ki nimajo te enkapsulacije, na primer GPU-ji, v njih hladilnik naredi neposreden stik z DIE jeder s pomočjo termalne paste, zato je prenos bolj učinkovit. Postopek odstranitve IHS in neposrednega stika hladilnika z DIE se imenuje Delidding. S termalno pasto na osnovi tekoče kovine lahko izboljšate temperature do 20 ° C ali več.

Termalna pasta

Element z najvišjo toplotno upornostjo v sklopu hladilnika. Zelo pomembno je imeti zelo dober toplotni prehod v močnih čipih, saj bo njegova prevodnost višja. Funkcija termične paste je čim boljše povezovanje povezave med IHS ali DIE in hladnim blokom hladilnika.

Čeprav se nam zdi, da je blok zelo dobro poliran, mikroskopsko stik ni popoln, saj so trdni, zato je za izvedbo toplote potreben element, ki ga fizično povezuje.

Na trgu imamo tri vrste toplotne paste, tiste iz keramičnega tipa, na splošno bele, tiste iz kovinskega, skoraj vedno sive ali srebrne barve ali tiste iz tekoče kovine, ki so videti, no, tekoče kovine. Kovinske so najpogostejše, z zelo dobrim razmerjem med zmogljivostjo in ceno ter doseganjem prevodnosti do 13 W / mK. Tekoče kovine se običajno uporabljajo za odstranjevanje in imajo do 80 W / mK prevodnosti.

Hladni blok

Hladni blok je osnova hladilnika, ki je v stiku s procesorjem ali elektronskim čipom. Običajno je večji od samega IHS, da se zagotovi kar največji sprejem in prenos toplote.

Dober hladilnik ima vedno bazo iz bakra. Ta kovina ima prevodnost med 372 in 385 W / mK, pri čemer jo presega le srebro in druge dražje kovine. Upoštevajte razliko med to vrednostjo in vrednostjo, ki jo ponuja termalna pasta.

Toplotne cevi

Domnevamo, da ocenjujemo dobro delovanje hladilnika in imajo vedno toplotne cevi ali toplotne cevi. Tako kot hladni blok so tudi iz bakra ali nikljanega bakra.

Njihova funkcija je zelo enostavna, vendar zelo pomembna, da odvzamejo vso toploto iz hladnega bloka in jo prenesejo do plavuti nad njo. Včasih se to naredi zelo vizualno s toplotnimi cevmi, ki ločujejo blok od stolpov, druge pa so integrirane v komplet, kot je to slučaj z Wrait Prisms AMD.

Končan stolp ali blok

Po dveh prejšnjih elementih imamo sam hladilnik. Gre za pravokoten ali kvadratni element v obliki stolpa, ki je opremljen z neverjetnim številom plavuti, ki so med seboj povezane s toplotnimi cevmi ali drugimi plavuti. Vedno so izdelani iz aluminija, kovine lažji od bakra in s prevodnostjo 237 W / mK. Vročina se v vseh njih širi in jo s konvekcijo prenaša v zrak, ki je v stiku z njeno površino.

Ventilator

Verjamemo, da je to tudi del hladilnika, ki opravlja pomembno delo pri ustvarjanju hitrosti zračnega toka, tako da se konvekcija namesto da bi bila naravna, odvzame kovino več toplote.

Trenutno grelniki ponavadi nosijo skoraj vse enega ali dva ventilatorja, čeprav nimata nujno standardne velikosti, kot se zgodi pri tistih, ki se prodajajo posebej za podvozje.

Vrste hladilnikov

Na trgu imamo tudi različne vrste hladilnikov. Vsak od njih je usmerjen v drugačno funkcionalnost, če jih lahko razvrstimo tudi na različne načine.

Pasivni hladilniki

Pasivni hladilnik je tisti, ki na njem nima električnega elementa, ki bi mu pomagal odvajati toploto, na primer ventilator. Ti hladilniki se običajno ne uporabljajo za procesorje, čeprav so za čipsete ali VRM. To so preprosto aluminijasti ali bakreni bloki, ki toploto odvajajo z naravno konvekcijo.

Aktivni hladilniki

Za razliko od drugih imajo ti hladilniki element, ki je zadolžen za povečanje izmenjave toplote z okoljem. Ventilatorji, nameščeni na njih, imajo PWM ali analogni nadzor toka za različne vrtljaje na minuto, odvisno od temperature procesorja. Prav iz tega razloga so aktivni hladilniki.

Hladilnik stolpa

Če pogledamo njegovo zasnovo, imamo tudi več vrst in ena od njih je stolpna hladilnica. Ta konfiguracija temelji na hladnem bloku, ki je opremljen z velikim rebrastim stolpom, ki ni nujno pritrjen neposredno nanj, temveč s toplotnimi cevmi. Najdemo hladilnike enega, dveh in celo štirih stolpov z ekstravagantno zasnovo. Njegove meritve so običajno široke približno 120 mm in visoke do 170 mm, zasnovane pa so več kot 1500 gramov.

Značilnost teh je, da so ventilatorji postavljeni navpično glede na ravnino matične plošče. To ne prekliče dejstva, da imajo modeli z njimi vodoravno.

Nizko profilni hladilniki

Za razliko od prejšnjih, ki imajo veliko višino, stavijo z zelo nizko konfiguracijo za ozko podvozje ali zmanjšane prostore. Lahko se šteje, da imajo stolp, čeprav je vodoraven. Imajo celo oboževalce, zasute med tem stolpom in hladnim blokom.

V nasprotju s prejšnjimi so ventilatorji vedno nameščeni vodoravno in vzporedno z ravnino osnovne plošče, zrak izpuščajo navpično ali osno.

Ventilatorji hladilnikov

Ventilatorji se uporabljajo za grafične kartice in druge komponente v obliki razširitvenih kartic. Trenutno najdemo tudi podobne konfiguracije za močne čipsete, kot je AMD X570. Najdemo jih tudi v HTPC ali NAS, ki so zaradi svojega majhnega prostora najučinkovitejši.

Zanje je značilno, da imajo centrifugalni ventilator, ki absorbira zrak in ga izstranjuje po rezanem bloku vzporedno s plavuti. Običajno so slabši napitek kot prejšnji grelniki.

Grelniki zalog

To ni zasnova kot taka, ampak gre za hladilnike, ki jih proizvajalec procesorja vključi v svoj nakupni paket. Nekateri so zelo dobre kakovosti, kot so AMD, drugi pa zelo slabi kot Intel.

Tekoče hlajenje

Ti sistemi so sestavljeni iz zaprtega kroga destilirane vode ali katere koli druge tekočine, ki jo je mogoče uporabiti. Ta tekočina ostane v neprekinjenem gibanju zaradi črpalke ali rezervoarja, ki je opremljen s črpalko, tako da gre skozi različne bloke, nameščene na strojni opremi, ki jo je treba hladiti. Vroča tekočina potuje skozi tisto, kar je v bistvu hladilnik v obliki radiatorja, bolj ali manj velik, opremljen z ventilatorji. Na ta način se tekočina spet ohladi, cikel ponavlja v nedogled, medtem ko naša oprema deluje.

Hladilnik za prenosni računalnik

V posebno kategorijo lahko uvrstimo hladilnik prenosnikov, sistemov, ki jih je vredno videti v akciji, ker so nekateri resnično delujoči.

Te hladilne odprtine so precej posebne, saj najbolje izkoriščajo prevodni pojav. Zahvaljujoč hladnim blokom, nameščenim na grafičnih procesorjih in procesorjih, iz katerih izhajajo dolgi debeli goli bakreni toplotni vodi, ki prinašajo toploto v območje odvajanja. To cono sestavljajo en, dva ali do štirje centrifugalni ventilatorji, ki oddajajo toploto med majhnimi plavutimi bloki.

Kaj upoštevati za njegovo sestavljanje

Namestitev hladilnika na računalnik ni preveč zapletena, poleg tega ni veliko dejavnikov, ki jih je treba upoštevati pri namestitvi, zaradi edinega učinka njegove združljivosti in meritev.

Navajamo združljivost s platformo, ki jo imamo v računalniku. Vsak proizvajalec ima svoje vtičnice, kamor lahko vgradi procesorje, tako da ročaji in velikost niso enaki. Na primer, Intel ima trenutno dva: LGA 2066 za območja delovne postaje X in XE ter LGA 1151 za namizni Intel Core ix. Po drugi strani ima AMD tudi dva, AM4 za Ryzen in TR4 za Threadripper, čeprav gre skoraj za tekoče hlajenje. Vsekakor so na voljo neraztopni hladilni vložki vedno z vgradnimi sistemi, združljivimi z vsemi vtičnicami.

Kar zadeva ukrepe, moramo upoštevati dva. Po eni strani je višina hladilnika, ki jo moramo primerjati z dovoljeno višino z našim podvozjem, ustrezala njegovim specifikacijam. Po drugi strani pa širina in prostor, ki sta na voljo za RAM pomnilnik. Velike hladilne enote zavzamejo toliko, da pridejo poleg RAM-a, zato moramo vedeti, kakšen profil podpirajo.

Tretji pomemben element je vedeti, ali ima hladilnik z brizgo s termalno pasto ali je že nameščen v bloku. Večina jih prinese, vendar ni treba poskrbeti, če jo bomo morali kupiti posebej.

Prednosti in slabosti hladilnikov

Kot smo storili v članku o tekočem hlajenju, bomo tudi tukaj videli prednosti in slabosti uporabe hladilnikov.

Prednosti

• Visoka združljivost računalnika Velikosti za skoraj vsak okus Poceni in učinkovite tudi za zmogljive procesorje Nekaj ​​kablov in enostavna namestitev Zanesljivejši od tekočega hlajenja, brez tekočine ali črpalk, ki ne morejo Prosto vzdrževanje, preprosto očistite prah

Slabosti

• Za procesorje z več kot 8 jedri lahko pridejo prav. Zavzamejo veliko prostora in so težke Omejitve za višino podvozja in višino RAM-a Aesthetic ni zelo rafiniran

Zaključek in vodnik glede najboljših hladilnikov za računalnik

Končujemo ta članek, v katerem poglobljeno razpravljamo o vprašanju hladilnih vročin. Predvsem smo se osredotočili na njegovo delovanje in njegove osnove konstrukcije ter sestavnih delov, saj je to ena izmed tem, ki se na splošno manj obravnavajo.

Dober hladilnik lahko popolnoma zadovolji potrebo po tekočem hlajenju, saj so na trgu tako brutalne konfiguracije, kot so Noctua NH-D15s, Gamer Storm Assassin ali ogromen Scythe Ninja 5 in Cooler Master Wraith Ripper. Zdaj vam prepuščamo naš vodič.

Vodnik po najboljših hladilnikih, ventilatorjih in tekočem hlajenju za osebni računalnik

Kakšen hladilnik imate v računalniku? Imate raje hladilnike zraka ali tekoče hlajenje?