Chladiče - vše, co potřebujete vědět 【kompletní průvodce】

Na trhu najdeme stále výkonnější procesory a grafické karty, vyžadující poměrné chladiče ve výkonu. Pokud by nebyly pro jejich použití, počítače jako takové by nemohly fungovat, přinejmenším stolních nebo přenosných počítačů, protože jejich hlavní komponenty by bez nápravy hořely.

V tomto článku se pokusíme poznat hloubku počítačových chladičů, jejich prvků, podstaty fungování a typů, které existují. Pokud uvažujete o koupi jednoho z nich, nenechte si ujít tuto položku, a tak začněme!

Index obsahu

Co je to chladič

Chladič je prvek, který je zodpovědný za odvádění nebo odvádění tepla generovaného elektronickou součástí v důsledku používání. Existuje mnoho typů chladičů, jako je vzduch, chlazení kapalinou nebo dokonce přímá konvekce součástí ponořených do nevodivé kapaliny. Ale ty, které zde budeme pokrývat, jsou vzduchové chladiče, nejčastěji se připojují a ty, které používá většina uživatelů.

Ve skutečnosti v počítači nenajdeme pouze chladič, můžeme si myslet, že chladič je pouze blok, který je nahoře na CPU nebo na grafické kartě, ale nic není dále od reality. Chladiče potřebují také jiné součásti, jako je čipová sada základní desky nebo VRM.

Právě tento poslední prvek získal v poslední době značný význam. VRM je napájecí systém procesoru a jako takový musí vyslat velké množství proudu, aby fungoval, mluvíme mezi 90 a 200 ampéry (A) při asi 1, 2-15V. MOSFET jsou tranzistory, které regulují proud odesílaný do procesoru a paměti, takže jsou velmi horké. Chladiče najdeme také v napájecím zdroji ze stejného důvodu a obecně v každém čipu, který pracuje na vysoké frekvenci.

Jak to vlastně funguje: fyzický základ chladičů

Všechno to začíná tím, jak elektronická součástka generuje teplo, které se nazývá Jouleův efekt. Jde o jev, ke kterému dochází, když se elektrony pohybují ve vodiči. V důsledku toho dojde ke zvýšení teploty v důsledku kinetické energie a kolizí mezi nimi. Čím vyšší energetická náročnost, tím větší tok elektronů bude ve vodiči, a tím více tepla bude uvolněno. To je rozšiřitelné na křemíkové čipy, uvnitř kterých kondenzuje velké množství elektronů ve formě elektrických impulsů.

V tomto tepelném zachycení můžeme tento jev dokonale vidět. Když počítač spotřebovává velké množství energie, zvyšuje dokonce i teplota vodičů.

Chladič však není ničím jiným než kovovým blokem tvořeným stovkami žeber, který je v přímém kontaktu s čipem prostřednictvím tepelné pasty. Tímto způsobem teplo generované čipem přechází do chladiče a odtud do okolního prostředí. Obecně se nad chladiče umístí jeden nebo dva ventilátory, které pomáhají odvádět teplo z kovu. V podstatě zasahují dva mechanismy výměny tepla:

• Vedení: je to jev, pomocí kterého horké pevné tělo předává své teplo chladnějšímu, které je s ním v kontaktu. K tomu dochází přesně mezi procesorem IHS a chladičem. Pak uvidíme, že mezi nimi existuje určitý tepelný odpor. Konvekce: Konvekce je dalším jevem přenosu tepla, ke kterému dochází pouze v tekutinách, vodě, vzduchu nebo páře. V tomto případě vzduch dosáhne žeber chladiče, výhodně vysokou rychlostí, takže je schopen odebrat více tepla z horkých žeber chladiče.

Velikost vědět, zda je chladič dobrý

Z technického hlediska budeme stále muset znát hlavní velikosti zapojené do dobrého chladiče. I když je pravda, že mnoho z nich se neodráží ve specifikacích, pro ty nejzajímavější budou zajímavé.

• TDP: TDP je nepochybně nejdůležitějším parametrem chladiče, protože je velmi reprezentativní. Říkáme TDP (Thermal Design Power) množství tepla, které má elektronická součástka generovat, když je na svém maximálním zatížení. Tento parametr se objeví na procesorech a chladičích a nemá nic společného se spotřebou energie samotné elektronické součásti. Procesor je tedy nastaven tak, aby podporoval maximální TDP, takže chladič musí mít pro bezpečnou práci CPU stejný nebo více. TDP CPU <TDP Chladič, vždy. Vodivost a odpor: vodivost je schopnost přenášet teplo, které má tělo nebo látka. A odpor, protože právě naopak, odpor, který představuje pro vedení tepla. Vodivost se měří ve W / mK (Watt na metr Kelvin) a čím více, tím lépe. Tepelný odpor: tepelný odpor je jev, který brání průchodu tepla z jednoho prvku do druhého. Je to jako elektrický odpor, čím větší je, tím těžší bude prostup tepla. V chladicím systému zasahuje mnoho tepelných odporů, například kontakt CPU a chladiče, kontakt mezi zapouzdřením a jádry atd. Jde tedy o uvedení prvků s vysokou vodivostí, aby se těmto odporům zabránilo. Kontaktní plocha: Kontaktní plocha není něco, co je uvedeno ve specifikacích, protože je součástí konstrukce chladiče. Kdybychom měli čelit desce s Noctua D15, který z nich by podle vás měl více kontaktní plochy? Dobře umyvadlo. Tento parametr měří celkovou plochu, která bude koupána vzduchem. Čím více ploutví, tím větší výměnná plocha, protože všechny mají dvě tváře, jednu po druhé násobenou stovkami. Průtok vzduchu a tlak: tyto parametry jsou relativní k ventilátorům. Proud vzduchu je množství vzduchu, které se ventilátor uvádí do pohybu, a měří se v CFM, zatímco statický tlak je síla, se kterou vzduch udeří do žeber, a měří se v mmH2O. V chladiči chceme maximální možný tlak s vysokým průtokem.

Součásti a části chladičů

Po zobrazení parametrů zapojených do provozu chladiče PC není myšlenka vědět, jaké prvky jsou jeho součástí. Nebo spíše, jak je postaven užitečný chladič. Kromě toho uvidíme prvky, které zasáhnou hned po jádrech DIE nebo procesorech.

IHS

IHS neboli Integrated Heat Spreader je zapouzdření CPU. Tady to všechno začíná, protože je to první prvek, který je v kontaktu s jádry procesoru, který skutečně generuje teplo elektronické součástky. Tento balíček je vyroben z mědi a nejvýkonnější procesory jsou přímo připájeny k DIE, aby se eliminovala tepelná odolnost na minimum.

Tím je zajištěno, že veškeré možné teplo prochází za nejlepších podmínek do ostatních disipačních prvků. Existují čipy, které nemají toto zapouzdření, například GPU, v nich chladič zajišťuje přímý kontakt s DIE jader pomocí tepelné pasty, takže přenos je efektivnější. Proces odstraňování IHS a uvedení chladiče do přímého kontaktu s DIE se nazývá Delidding. S tepelnou pastou na bázi tekutého kovu můžete zlepšit teploty až o 20 ° C nebo více.

Termální pasta

Prvek s nejvyšším tepelným odporem v sestavě chladiče. Je velmi důležité mít v silných čipech velmi dobrý tepelný průchod, protože jeho vodivost bude vyšší. Funkcí tepelné pasty je co nejvíce zlepšit spojení mezi IHS nebo DIE a chladným blokem chladiče.

Ačkoli se nám zdá, že blok je velmi dobře vyleštěný, mikroskopicky není kontakt dokonalý, protože je pevný, takže k ovlivnění vedení tepla je nutný prvek, který je fyzicky spojí.

Na trhu máme tři typy termálních past, ty z keramického typu, obvykle bílé, ty z kovového typu, téměř vždy šedé nebo stříbrné nebo z tekutého kovu, které se zdají, dobře, tekuté kovy. Kovové jsou nejčastější, mají velmi dobrý poměr výkonu a ceny a dosahují vodivosti až 13 W / mK. Kapalné kovy se běžně používají pro Delidding a mají vodivost až 80 W / mK.

Chladný blok

Chladný blok je základem chladiče, který kontaktuje procesor nebo elektronický čip. Obvykle je větší než samotný IHS, aby byl zajištěn maximální příjem a přenos tepla.

Dobrý chladič má vždy základnu z mědi. Tento kov má vodivost mezi 372 a 385 W / mK, je překonán pouze stříbrem a jinými dražšími kovy. Všimněte si rozdílu mezi touto hodnotou a hodnotou nabízenou tepelnou pastou.

Tepelné potrubí

Předpokládáme, že hodnotíme dobrý výkon chladiče, který vždy obsahuje tepelné potrubí nebo tepelné potrubí. Stejně jako chladný blok jsou vyrobeny z mědi nebo z mědi poniklované.

Jejich funkce je velmi jednoduchá, ale velmi důležitá, odebírat veškeré teplo z chladného bloku a přenášet jej do věže nad ním. Někdy se to děje velmi vizuálním způsobem s tepelnými trubicemi oddělujícími blok od věží a další jsou integrovány do sestavy, jako je tomu u Wrait Prisms of AMD.

Finned věž nebo blok

Po dvou předchozích prvcích máme samotný chladič. Je to obdélníkový nebo čtvercový prvek ve tvaru věže, opatřený neuvěřitelným počtem žeber, které jsou spojeny tepelnými trubicemi nebo jinými žebry. Jsou vždy vyrobeny z hliníku, kovu lehčího než měď a s vodivostí 237 W / mK. Teplo se ve všech rozšiřuje a přenáší ho konvekcí do vzduchu, který je v kontaktu s jeho povrchem.

Fan

Věříme, že je také součástí chladiče pro důležitou práci při vytváření vysokorychlostního proudění vzduchu, takže konvekce je místo přirozeného nucena a odvádí více tepla z kovu.

Aktuální chladiče obvykle nesou téměř všechny jeden nebo dva ventilátory, ačkoli nemusí mít nutně standardní velikost, jako se to děje u těch, které se prodávají samostatně pro podvozek.

Druhy chladičů

Na trhu máme také různé typy chladičů. Každá z nich je zaměřena na jinou funkčnost, pokud je můžeme také klasifikovat různými způsoby.

Pasivní chladiče

Pasivní chladič je ten, který na něm nemá elektrický prvek, který by mu pomáhal odvádět teplo, například ventilátor. Tyto chladiče se obvykle nepoužívají pro procesory, i když jsou určeny pro čipové sady nebo VRM. Jsou to jednoduše žebrované hliníkové nebo měděné bloky, které vylučují teplo přirozenou konvekcí.

Aktivní chladiče

Na rozdíl od ostatních mají tyto chladiče prvek, který je zodpovědný za maximalizaci výměny tepla s okolím. Ventilátory namontované na nich mají PWM nebo analogové řízení proudu pro různé otáčky za minutu v závislosti na teplotě procesoru. Právě z tohoto důvodu jsou to aktivní chladiče.

Tower chladič

Podíváme-li se na jeho design, máme také několik typů a jedním z nich je chladič věže. Tato konfigurace je založena na studeném bloku opatřeném velkou žebrovou věží, která nemusí být nutně připojena přímo k ní, ale pomocí tepelných trubek. Najdeme chladiče jedné, dvou a dokonce čtyř věží s extravagantním designem. Jeho rozměry jsou obvykle kolem 120 mm široké a až 170 mm vysoké, navržené více než 1500 gramů.

Charakteristickým znakem je to, že ventilátory jsou umístěny svisle vzhledem k rovině základní desky. Tím se nezruší skutečnost, že modely mají s sebou vodorovně.

Nízkoprofilové chladiče

Na rozdíl od předchozích, které mají značnou výšku, se vsazují s velmi nízkými konfiguracemi pro úzký podvozek nebo zmenšené prostory. Lze předpokládat, že mají věž, i když je vodorovná. Mezi věží a chladným blokem mají dokonce i fanoušky.

Na rozdíl od předchozích, jsou ventilátory vždy umístěny vodorovně a rovnoběžně s rovinou základní desky, odvádějící vzduch svisle nebo axiálně.

Dmychadla chladiče

Chladiče ventilátoru se používají pro grafické karty a další komponenty ve formě rozšiřujících karet. V současné době také nalezneme podobné konfigurace pro vysoce výkonné čipové sady, jako je AMD X570. Najdeme je také v HTPC nebo NAS, které jsou díky svému malému prostoru nejúčinnější.

Vyznačují se odstředivým ventilátorem, který pohlcuje vzduch a vytlačuje ho na žebrovaný blok rovnoběžně s žebrami. Oni jsou obecně horší lektvar než předchozí chladiče.

Akcie chladiče

Nejedná se o design jako takový, ale jde o chladiče, které výrobce procesoru zahrnuje ve své nákupní sadě. Existují některé velmi dobré kvality jako u AMD a jiné velmi špatné jako u Intel.

Kapalinové chlazení

Tyto systémy jsou tvořeny uzavřeným okruhem destilované vody nebo jakékoli jiné kapaliny, která může být použita. Tato kapalina zůstává v nepřetržitém pohybu díky čerpadlu nebo nádrži opatřené čerpadlem, takže prochází různými bloky instalovanými na chladícím zařízení. Horká kapalina naopak prochází skrz to, co je v podstatě chladičem tvarovaný chladič, více či méně velký, opatřený ventilátory. Tímto způsobem se kapalina znovu ochlazuje a cyklus se opakuje donekonečna, když je naše zařízení v provozu.

Chladič notebooku

Do speciální kategorie můžeme umístit chladič notebooků, systémů, které stojí za to vidět v akci, protože některé jsou opravdu funkční.

Tyto chladiče jsou zcela zvláštní, protože využívají fenomén vodivosti. Díky chladným blokům instalovaným na GPU a CPU, z nichž vycházejí dlouhé silné měděné tepelné trubice, které přivádějí teplo do disipační zóny. Tato zóna se skládá z jednoho, dvou nebo až čtyř odstředivých ventilátorů, které vyfukují teplo mezi malými žebrovými bloky.

Co je třeba vzít v úvahu pro jeho montáž

Montáž chladiče PC není příliš komplikovaná a při montáži není mnoho faktorů, které je třeba brát v úvahu, pouze za účelem jeho kompatibility a měření.

Poukazujeme na kompatibilitu s platformou, kterou máme na našem PC. Každý výrobce má své vlastní zásuvky, kam instalovat procesory, takže úchyty a velikost nejsou stejné. Například Intel má v současné době dvě: LGA 2066 pro rozsahy X a XE Workstation a LGA 1151 pro stolní Intel Core ix. Na druhé straně má AMD také dva, AM4 pro Ryzen a TR4 pro Threadripper, i když tyto téměř vždy přicházejí s kapalinovým chlazením. V každém případě jsou dostupné nekódové chladiče vždy dodávány s montážními systémy kompatibilními se všemi zásuvkami.

Pokud jde o opatření, musíme vzít v úvahu dvě. Na jedné straně, výška chladiče, kterou musíme porovnat s přípustnou výškou s naším podvozkem, jde podle jeho specifikací. Na druhou stranu, šířka a prostor, který je k dispozici pro paměť RAM. Velké chladiče zabírají tolik, že se dostanou na vrchol RAM, takže musíme vědět, jaký profil podporují.

Třetím důležitým prvkem je vědět, zda chladič přichází s injekční stříkačkou pro tepelnou pastu nebo je již předem nainstalovaný v bloku. Většina to přináší, ale není nutné se ujistit, že bychom si to měli koupit zvlášť.

Výhody a nevýhody chladičů

Stejně jako v článku o kapalinovém chlazení zde uvidíme také výhody a nevýhody používání chladičů.

Výhody

• Vysoká kompatibilita s PC Velikosti téměř pro každý vkus Levné a efektivní i pro výkonné procesory Několik kabelů a snadná instalace Spolehlivější než chlazení kapalinou, žádná kapalina nebo čerpadla, která mohou selhat Jednoduchá údržba, jen vyčistěte prach

Nevýhody

• Pro procesory s více než 8 jádry se mohou napravit Správně zabírají hodně místa a jsou těžká Omezení výšky podvozku a výšky paměti RAM Estetika není příliš rafinovaná

Závěr a průvodce nejlepšími chladiči pro PC

Dokončujeme tento článek, v němž podrobně diskutujeme o problematice chladičů. Především jsme se zaměřili na jeho fungování a na základní konstrukční a konstrukční prvky, protože se jedná o jedno z témat, která se méně obecně zabývají.

Dobrý chladič může dokonale zásobovat potřebu kapalinového chlazení, protože na trhu jsou takové brutální konfigurace jako Noctua NH-D15, Gamer Storm Assassin nebo obrovský Scythe Ninja 5 a Cooler Master Wraith Ripper. Nyní vás necháme s naším průvodcem.

Průvodce po nejlepších chladičích, ventilátorech a kapalinovém chlazení pro PC

Jaký chladič máte na svém počítači? Dáváte přednost vzduchovým nebo kapalinovým chlazením?