|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Làm mát bộ vi xử lý. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Máy tính Thiết bị làm mát của các bộ phận máy tính hiện đại là những cấu trúc phức tạp bao gồm hệ thống trao đổi nhiệt, bộ tăng áp chất làm mát, thiết bị giám sát và điều khiển cũng như bộ phận gắn vào vật thể được làm mát. Theo quy luật, đặc tính kỹ thuật của các hệ thống này không có và người dùng buộc phải dựa vào kinh nghiệm của chính mình. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu được sự phức tạp của việc thiết kế và sử dụng các thiết bị làm mát. Như bạn đã biết, Intel giới hạn nhiệt độ hoạt động của bộ xử lý ở mức +66...78 °C, AMD - ở mức +85...90 °C. Ở nhiệt độ +23 °C trong phòng, nhiệt độ không khí bên trong bộ phận hệ thống máy tính cao hơn 10...15 °C và bộ xử lý cũng cao hơn 20...35 °C. Do đó, nhiệt độ của bộ xử lý có thể đạt tới +75 °C và trong thời tiết nóng (+35...40 °C) - +92 °C. Từ đó, các bộ xử lý hiện đại yêu cầu làm mát hiệu quả khi được tải đầy đủ và không phải bộ làm mát nào cũng có thể cung cấp được điều đó. Chưa kể những người thích vắt kiệt mọi thứ có thể ra khỏi máy tính của mình. Đối với họ, một chiếc máy làm mát hiệu quả là một nhu cầu cấp thiết. Vì vậy, câu hỏi thường được đặt ra là nên chọn máy làm mát nào? Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại thiết bị làm mát được sản xuất. Chúng bao gồm các bộ làm mát trong đó chất làm mát là không khí, các thiết bị làm mát bằng nước và nhiệt điện mới xuất hiện gần đây, các bộ làm mát ống dẫn nhiệt và thậm chí cả những thiết bị kỳ lạ như thiết bị làm lạnh nén hơi. Và những người nghiệp dư thậm chí còn thử nghiệm khí hóa lỏng và đá khô. Với mức nhiệt tỏa ra như hiện nay, các bộ làm mát sử dụng không khí làm chất làm mát được sử dụng rộng rãi và đáp ứng thành công nhiệm vụ làm mát các linh kiện máy tính. Dựa trên hình thức truyền nhiệt, chúng được chia thành các thiết bị đối lưu tự nhiên và thông gió cưỡng bức. Cái trước được sử dụng trong các hệ thống có khả năng giải phóng nhiệt lên tới 10... 15 W, cái sau - ở mức giải phóng nhiệt lên tới 100 W. Trong các bộ làm mát thuộc nhóm thứ hai, nhiệt năng bị loại bỏ tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của bộ tản nhiệt (sau đây thuật ngữ này được sử dụng vì nó đã được thiết lập rõ ràng trong tài liệu về máy tính), chênh lệch nhiệt độ giữa nó và bộ làm mát không khí và tốc độ dòng khí. Phổ biến nhất là bộ tản nhiệt có vây; loại pin và tuabin, chế tạo phức tạp hơn, ít được sử dụng hơn. Bộ làm mát tuabin từ GoldenOrb nổi tiếng từ lâu đến các mẫu hiện đại đã chứng tỏ được mình nhờ hiệu quả cao. GoldenOrb mà tác giả đã sử dụng được ba năm, mặc dù diện tích vây khá nhỏ, nhưng chỉ thể hiện ở mặt tích cực. Nó được chọn vì đặc tính của thiết kế này là tạo ra luồng không khí lan tỏa từ bộ xử lý dọc theo bo mạch chủ, giúp làm mát bổ sung cho các bộ phận nằm trên nó. Điều gì quyết định hiệu quả của nó? Kết quả phân tích cho thấy đối với các bộ tản nhiệt kiểu tuabin có các cánh tản nhiệt có mặt cắt không đổi, kênh không khí có tiết diện ngày càng tăng dọc theo luồng không khí, đảm bảo tốc độ dòng khí nóng không đổi và cao trong nó ở công suất quạt thấp. Ngoài ra, hướng xoắn chính xác của các cánh tản nhiệt dọc theo luồng không khí làm giảm lực cản khí động của nó, tốc độ của không khí làm mát cao hơn (tới 5 m/s) so với bộ tản nhiệt có vây (lên đến 2 m/s) . Kết quả là, khả năng chịu nhiệt của nó tương đương với khả năng chịu nhiệt của bộ tản nhiệt có vây có diện tích lớn hơn khoảng 2,5 lần. Có thể khuyến nghị sử dụng bộ làm mát bằng đồng của model này để tản nhiệt lên đến 50 W. Các bộ làm mát khác thuộc loại này, chẳng hạn, có kênh có tiết diện không đổi (vây hình thang), sẽ kém hiệu quả hơn. Bộ làm mát có bộ tản nhiệt hình kim đã cho thấy hiệu quả cao do diện tích bề mặt lớn hơn so với bộ tản nhiệt có vây có cùng kích thước. Máy làm mát có bộ tản nhiệt có vây được sử dụng rộng rãi nhất. Chúng dễ tính toán và rẻ tiền để sản xuất. Hãy xem xét các phụ thuộc chính mô tả đặc điểm của các thiết bị đó. Trước hết, đây là phương trình cân bằng nhiệt:
trong đó P là nhiệt lượng do bộ tản nhiệt lấy đi; c là nhiệt dung riêng của không khí; p - mật độ không khí; V - tốc độ không khí trong kênh; Quét - diện tích mặt cắt kênh; ΔТ = Тр - Тс – nhiệt độ làm nóng không khí trong kênh; Тр - nhiệt độ tản nhiệt; Тс - nhiệt độ của môi trường (không khí); a là hệ số truyền nhiệt của bộ tản nhiệt; S là diện tích bề mặt. Điện trở nhiệt Rp (về mặt số học bằng nhiệt độ quá nhiệt của bộ tản nhiệt trên 1 W công suất đầu vào, ° C/W) đặc trưng cho sự chênh lệch nhiệt độ trong mạch nối tiếp của bất kỳ phần tử nào trong dòng nhiệt và trong trường hợp này, nhiệt điện trở của tản nhiệt bộ xử lý:
trong đó Рр là công suất cung cấp cho bộ tản nhiệt và bị tiêu tán bởi nó, W; ΔT là độ chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt tiếp xúc. Biết được điện trở nhiệt cho từng mắt xích trong chuỗi nhiệt, bạn có thể ước tính sự phân bố nhiệt độ dọc theo nó từ bộ tản nhiệt đến chip xử lý:
trong đó Tp là nhiệt độ của bộ tản nhiệt; Тк - nhiệt độ tinh thể; Rproc - năng lượng tiêu tán bởi bộ xử lý; RK_K - điện trở nhiệt của vỏ tinh thể bộ xử lý; RK - điện trở nhiệt của tản nhiệt vỏ bộ xử lý; Rp - điện trở nhiệt của môi trường tản nhiệt. Điện trở nhiệt của bề mặt tiếp xúc khi sử dụng keo dẫn nhiệt giữa hai phần tử trên đường truyền nhiệt có thể được ước tính bằng công thức thực nghiệm:
trong đó Sn là diện tích bề mặt tiếp xúc. Diện tích bề mặt tiếp xúc của các bộ xử lý hiện tại xấp xỉ từ 2 đến 15 cm2, điện trở nhiệt RK từ 1 đến 0,15 °C/W, việc sử dụng keo dẫn nhiệt làm giảm nhiệt độ xuống 0,5...0,07 °C/W. Khi sử dụng chất kết dính không có chất độn, có thể thu được RK tốt nhất tương xứng với giá trị tương ứng với các bề mặt tiếp xúc khô; chất kết dính có chất độn giúp có thể đạt được giá trị RK gần với giá trị thu được khi sử dụng dẫn nhiệt dán. Thực tế là lớp dán dẫn nhiệt không khô lan rộng dưới áp lực của cơ cấu cố định và chúng ta có được một lớp có độ dày tối thiểu và chất kết dính, cứng lại nhanh chóng, giữ lại khoảng trống phát sinh trong quá trình lắp đặt ban đầu, và điều này phần lớn quyết định khả năng chịu nhiệt. Nhược điểm chính của kết nối như vậy là độ cứng của nó: khi bị nung nóng, các biến dạng của bộ tản nhiệt sẽ được truyền dưới dạng ứng suất cơ học lên vỏ bộ xử lý, hậu quả có thể rất nghiêm trọng. Tất nhiên, quá trình tính toán các điều kiện nhiệt của cặp bộ xử lý-làm mát phức tạp hơn nhiều, nhưng các công thức đưa ra đủ để hiểu các quá trình xảy ra trong hệ thống. Và để thực hiện các tính toán đánh giá, bạn có thể chuyển sang tài liệu đặc biệt (ví dụ, xem Cẩm nang thiết kế REA, do R. G. Varlamov biên tập. - M.: Đài phát thanh Liên Xô, 1980). Bộ làm mát bằng chất lỏng có hai loại, dòng chảy trọng lực và bơm cưỡng bức. Loại trước đây, mặc dù sử dụng chất làm mát (nước) có công suất nhiệt lớn hơn không khí, nhưng có những đặc tính tương đương với các đặc tính của máy làm mát không khí tốt nhất, thấp hơn nhiều so với dự kiến. Điều này được giải thích là do tốc độ dòng chất làm mát thấp và chênh lệch nhiệt độ cần thiết để tạo ra chênh lệch áp suất trong bộ phận loại bỏ nhiệt từ bộ xử lý và bộ trao đổi nhiệt. Khi sử dụng bơm cưỡng bức, việc loại bỏ nhiệt hiệu quả hơn và nhiệt độ bộ xử lý thấp hơn 10...15 °C so với trường hợp trước. Nhưng nếu chất lượng kết nối của các ống chỉ có thể được đảm bảo thông qua độ chính xác, thì nếu có áp suất dư thừa trong các ống nối thì vấn đề đảm bảo độ kín sẽ khó giải quyết hơn. Chúng ta không được quên rằng nước có hệ số giãn nở thể tích cao, do đó cần có một thùng chứa bổ sung, nằm phía trên nút trên cùng của hệ thống. Theo quy định, container này phải có thiết bị cân bằng áp suất của không khí xung quanh và trong hệ thống làm mát. Trong trường hợp đơn giản nhất, đây là lỗ kết nối nó với môi trường bên ngoài. Kết quả là hơi nước sẽ luôn đi vào thể tích của đơn vị hệ thống. Việc sử dụng các thiết bị cân bằng áp suất kín làm giảm độ tin cậy của thiết kế. Cũng có những khó khăn mà các nhà sản xuất không viết ra nhưng tất cả những người từng làm việc với hệ thống làm mát bằng nước cho thiết bị điện tử đều gặp phải. Đây là những vi sinh vật. Để ngăn chặn sự phát triển của chúng trong điều kiện thoải mái như vậy, cần phải thực hiện các biện pháp đặc biệt và xả hệ thống ít nhất mỗi năm một lần. Việc sử dụng bộ làm mát bằng chất lỏng có hiệu quả ở công suất trên 1000 W. Chúng không được khuyến khích sử dụng cho bộ xử lý làm mát do công suất đầu ra thấp và hoạt động phức tạp. Một loại máy làm mát khác là thiết bị sử dụng phần tử nhiệt điện Peltier. Một ví dụ là bộ làm mát làm mát bằng không khí MCX462+T của SwiftTech cho tải nhiệt lên đến 100 W. Sản phẩm này được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống không chấp nhận được việc làm mát bằng chất lỏng. 127 bộ phận nhiệt của bộ làm mát này được cung cấp năng lượng từ nguồn điện Meanwell S320-12 do công ty khuyến nghị với điện áp đầu ra 15,2 V và dòng tải 24 A. Thiết bị cung cấp công suất làm mát tối đa 226 W và chênh lệch nhiệt độ hơn hơn 67°C. Giá của nó không có quạt là khoảng 90, và cho một bộ hoàn chỉnh - 130... 170 đô la Mỹ. Về bản chất, phần tử Peltier là một máy bơm nhiệt. Nó truyền nhiệt từ bộ xử lý đến bộ tản nhiệt, tiêu tốn năng lượng cho việc này và thêm nhiệt của chính nó vào nhiệt do bộ xử lý tạo ra, với hiệu suất khoảng 50%, tương đương với nhiệt tiêu tán và điều này làm tăng khả năng tản nhiệt trong đơn vị hệ thống. Cũng cần phải đảm bảo điều khiển “thông minh” pin nhiệt điện tùy thuộc vào độ nóng của bộ xử lý để ngăn chặn nhiệt độ của nó giảm quá mức và do đó, sự ngưng tụ hơi ẩm trên đó. Việc điều chỉnh công suất làm mát của các bộ phận nhiệt cho phép bạn theo dõi linh hoạt quá trình tản nhiệt của bộ xử lý và tối ưu hóa mức tiêu thụ điện năng. Ưu điểm của bộ làm mát dựa trên các phần tử Peltier bao gồm khả năng hạ nhiệt độ hoạt động của bộ xử lý xuống 67 ° C; nhược điểm là tiêu thụ điện năng cao (lên đến 100 W) và tản nhiệt, độ phức tạp của thiết kế và thiếu bo mạch chủ được trang bị hệ thống tự động. thiết bị kiểm soát. Nếu không kiểm soát nhiệt độ của bộ xử lý, nó và bo mạch chủ có thể bị lỗi. Loại bộ làm mát này, khi được sử dụng cùng với thiết bị điều khiển, có thể được khuyến nghị cho các thử nghiệm với bộ vi xử lý “ép xung”. Tôi muốn cảnh báo bạn không nên tự lắp đặt bộ làm mát như vậy: trong trường hợp “tốt nhất”, bạn sẽ mất bộ xử lý và trong trường hợp xấu nhất, bạn cũng sẽ mất bo mạch chủ. Thực tế là để làm mát hiệu quả, cần phải ghép hai cặp bề mặt (bộ xử lý-bộ phận nhiệt và bộ tản nhiệt-bộ tản nhiệt) có khả năng chịu nhiệt tối thiểu dưới một lực nén được chỉ định nghiêm ngặt. Điều này chỉ có thể được thực hiện với chất lượng cao bởi một chuyên gia có nhiều kinh nghiệm làm việc với các thiết bị như vậy. Nếu thất bại, việc sử dụng bộ làm mát như vậy sẽ chỉ mang lại thêm nhiều vấn đề. Để đánh giá các đặc tính nhiệt của bộ làm mát không khí tiêu chuẩn có bộ tản nhiệt có vây và hiệu quả của nó, tùy thuộc vào vật liệu bộ tản nhiệt (hợp kim nhôm, đồng), một phép tính đã được thực hiện tập trung vào bộ làm mát bộ xử lý P4 theo phương pháp được mô tả trong sách tham khảo đã đề cập ở trên. Dữ liệu ban đầu: bộ tản nhiệt có gân với diện tích bề mặt thổi là 1560 cm2, bề mặt - nhám, đen, buộc chặt - tiêu chuẩn; công suất tiêu tán - 80 W, nhiệt độ không khí - +40 ° C, tốc độ thổi - khoảng 1 m/s. Kết quả tính toán được minh họa bằng bảng và đồ thị trên hình. Các ký hiệu sau được sử dụng trong bảng: ΔТр_кр - chênh lệch nhiệt độ khi chuyển đổi bộ tản nhiệt-tinh thể (giá trị nhỏ hơn - khi sử dụng miếng dán dẫn nhiệt, giá trị lớn hơn - không có nó); Tcr là nhiệt độ của tinh thể trong trường hợp tương tự; Rras - tổng công suất tiêu tán của bộ tản nhiệt; Ras. izl. màu đen - năng lượng bị tiêu tán qua bức xạ bởi bộ tản nhiệt bị đen.
Như có thể thấy trong hình, bộ tản nhiệt làm bằng hợp kim nhôm (AI) cung cấp (tất cả những thứ khác đều bằng nhau) loại bỏ khoảng 77 W nhiệt năng ở nhiệt độ bộ tản nhiệt +52 ° C và từ đồng (Cu) - gần 80 W ở nhiệt độ bộ tản nhiệt khoảng +34,5, 1,5 ° C. Nói cách khác, trong trường hợp đang xét, với cùng một công suất nhiệt, nhiệt độ của bộ tản nhiệt bằng đồng thấp hơn 1 lần. Điều này cho phép chúng tôi khuyến nghị sử dụng bộ tản nhiệt bằng đồng trong bộ làm mát để làm mát bộ xử lý mạnh mẽ. Chúng hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ (với độ dày vây hơn XNUMX mm) mà không gặp bất lợi về nước và thiết bị nhiệt điện. Bảng này cho phép bạn ước tính nhiệt độ tinh thể cho những điểm này.
Bộ tản nhiệt được tính toán có điện trở nhiệt tiếp xúc RK = 0,2 °C/W khi có miếng dán dẫn nhiệt và 0,4 °C/W khi không có miếng dán dẫn nhiệt. Khả năng chịu nhiệt của bộ tản nhiệt bằng hợp kim nhôm là 0,67 ° C/W, của đồng - 0,45 ° C/W (trong cả hai trường hợp ở công suất định mức) Phân tích phương trình cân bằng nhiệt (1) và dựa trên kinh nghiệm vận hành hệ thống làm mát, chúng tôi có thể kiến nghị:
Và một khuyến nghị chung không thể thảo luận vì nó quá nhàm chán, nhưng thực tế cho thấy không phải tất cả các chuyên gia đều tuân thủ nó. Sử dụng keo dẫn nhiệt đúng cách, nó sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của bộ xử lý. Khi tháo bộ làm mát, bạn sẽ thấy một lớp dán mỏng, gần như trong suốt trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc. Nhiều khi tôi chỉ thấy một cái tát ở giữa. Việc sử dụng chất dán này chỉ làm xấu đi điều kiện làm mát. Hãy tóm tắt. Để hiểu cách loại bỏ nhiệt năng khỏi bộ xử lý, bạn cần biết một số quy định và phụ thuộc:
Tác giả: A. Sorokin, Raduzhny, vùng Vladimir.
Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024 Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024
▪ Vi khuẩn trên điện cực sợi nano có thể làm sạch nước thải ▪ Giấy phấn hoa có thể tái sử dụng ▪ Trong một giấc mơ, bộ não nhìn thấy một cái gì đó mới ▪ Tai nghe Bose QuietComfort 45 ▪ Phân phối hương vị qua Internet
▪ phần của trang web Truyền thông vô tuyến dân sự. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Anh ấy đã ghép một bông hồng cổ điển với một con mèo rừng của Liên Xô. biểu hiện phổ biến ▪ bài báo Tại sao đàn ông của các quốc gia khác nhau bắt chước sự ra đời của vợ họ? đáp án chi tiết ▪ bài viết Sơ cứu vết thương kín ▪ bài báo Nhà máy điện xe đạp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này