Tản nhiệt - mọi thứ bạn cần biết 【hướng dẫn đầy đủ】

Trên thị trường, chúng tôi tìm thấy các bộ xử lý và card đồ họa ngày càng mạnh mẽ, đòi hỏi các tản nhiệt tỷ lệ trong hiệu suất. Nếu không sử dụng chúng, các máy tính như vậy không thể hoạt động, ít nhất là máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay vì các thành phần chính của chúng sẽ bị cháy mà không cần khắc phục.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng tìm hiểu sâu về tản nhiệt máy tính, các yếu tố của chúng, các nguyên tắc cơ bản của hoạt động và các loại tồn tại. Nếu bạn đang nghĩ đến việc mua một trong số này, đừng bỏ lỡ mặt hàng này, vì vậy hãy bắt đầu!

Chỉ số nội dung

Tản nhiệt là gì

Tản nhiệt là yếu tố chịu trách nhiệm tiêu tan hoặc loại bỏ nhiệt được tạo ra bởi một thành phần điện tử do sử dụng. Có nhiều loại tản nhiệt, chẳng hạn như làm mát bằng không khí, làm mát bằng chất lỏng hoặc thậm chí đối lưu trực tiếp trong các bộ phận được ngâm trong chất lỏng không dẫn điện. Nhưng những cái chúng tôi sẽ giới thiệu ở đây là máy làm mát không khí, phổ biến nhất để kết nối và những cái được sử dụng bởi hầu hết người dùng.

Trên thực tế, trong một máy tính, chúng ta không chỉ tìm thấy tản nhiệt, chúng ta có thể nghĩ rằng tản nhiệt chỉ là khối nằm trên CPU hoặc trên card đồ họa, nhưng không có gì khác ngoài thực tế. Các thành phần khác như chipset bo mạch chủ hoặc VRM giống nhau, cũng cần tản nhiệt.

Chính xác yếu tố cuối cùng này đã đạt được sự nổi bật đáng kể trong thời gian gần đây. VRM là hệ thống cung cấp năng lượng của bộ xử lý và do đó, nó cần phải gửi một lượng lớn dòng điện để nó hoạt động, chúng ta đang nói về 90-200 ampe (A) ở khoảng 1, 2-15V. MOSFET là các bóng bán dẫn điều chỉnh dòng điện được gửi đến CPU và bộ nhớ, vì vậy chúng rất nóng. Chúng tôi cũng tìm thấy tản nhiệt trong nguồn cung cấp năng lượng cho cùng một lý do, và nói chung trong bất kỳ chip nào hoạt động ở tần số cao.

Làm thế nào nó thực sự hoạt động: nền tảng vật lý của tản nhiệt

Tất cả bắt đầu với cách một thành phần điện tử tạo ra nhiệt, được gọi là Hiệu ứng Joule. Đó là một hiện tượng xảy ra khi các electron đang chuyển động trong một dây dẫn. Do đó, sự gia tăng nhiệt độ sẽ xảy ra do động năng và sự va chạm giữa chúng. Cường độ năng lượng càng nhiều, dòng electron sẽ càng lớn trong dây dẫn và do đó, nhiệt sẽ được giải phóng càng nhiều. Điều này có thể mở rộng cho các chip silicon, bên trong đó một số lượng lớn các điện tử ngưng tụ dưới dạng các xung điện.

Chúng ta có thể thấy hiện tượng này một cách hoàn hảo trong chụp nhiệt này. Khi một PC tiêu thụ một lượng điện năng lớn, thậm chí các dây dẫn cũng tăng nhiệt độ.

Điều đó nói rằng, tản nhiệt không gì khác hơn là một khối kim loại được tạo thành từ hàng trăm vây tiếp xúc trực tiếp với chip thông qua một miếng dán nhiệt. Theo cách này, nhiệt do chip tạo ra truyền đến tản nhiệt và từ nó ra môi trường. Nói chung, một hoặc hai quạt được đặt phía trên các tản nhiệt để giúp loại bỏ nhiệt từ kim loại. Về bản chất, hai cơ chế trao đổi nhiệt can thiệp:

• Dẫn điện: đó là hiện tượng bằng cách một vật rắn nóng hơn truyền nhiệt của nó sang một vật lạnh hơn tiếp xúc với nó. Điều đó xảy ra chính xác giữa IHS của CPU và tản nhiệt. Sau đó, chúng ta sẽ thấy rằng có một số kháng nhiệt giữa chúng. Đối lưu: Đối lưu là một hiện tượng truyền nhiệt khác chỉ xảy ra trong chất lỏng, nước, không khí hoặc hơi nước. Trong trường hợp này, không khí đến vây của tản nhiệt, tốt nhất là ở tốc độ cao để có thể lấy thêm nhiệt từ vây nóng của tản nhiệt.

Tầm quan trọng để biết nếu một tản nhiệt là tốt

Nhìn từ hoạt động từ quan điểm kỹ thuật, chúng ta sẽ vẫn phải biết các cường độ chính liên quan đến một tản nhiệt tốt. Mặc dù sự thật là nhiều trong số chúng không được phản ánh trong các thông số kỹ thuật, nhưng đối với những người tò mò nhất họ sẽ thấy thú vị.

• TDP: TDP chắc chắn là thông số quan trọng nhất của tản nhiệt, vì nó rất tiêu biểu. Chúng tôi gọi TDP (Công suất thiết kế nhiệt) là lượng nhiệt mà một thành phần điện tử dự kiến ​​sẽ tạo ra khi nó ở mức tải tối đa. Thông số này xuất hiện trên bộ xử lý và tản nhiệt và không liên quan gì đến mức tiêu thụ năng lượng của chính linh kiện điện tử. Vì vậy, bộ xử lý được thiết lập để hỗ trợ TDP tối đa, do đó, một bộ tản nhiệt phải có cùng hoặc nhiều hơn để CPU hoạt động an toàn. CPU TDP <TDP Tản nhiệt, luôn luôn. Độ dẫn điện và điện trở suất: độ dẫn điện là khả năng vận chuyển nhiệt mà cơ thể hoặc chất có. Và điện trở suất, bởi vì ngược lại, điện trở mà nó thể hiện để dẫn nhiệt. Độ dẫn điện được đo bằng W / mK (Oát trên mét Kelvin) và càng nhiều càng tốt. Nhiệt điện trở: điện trở nhiệt là hiện tượng chống lại sự truyền nhiệt từ yếu tố này sang yếu tố khác. Nó giống như một điện trở, càng lớn, nhiệt sẽ càng khó truyền qua. Trong một hệ thống làm lạnh, nhiều điện trở nhiệt can thiệp, ví dụ, sự tiếp xúc của CPU và tản nhiệt, sự tiếp xúc giữa đóng gói và lõi, v.v. Do đó, đó là về việc đặt các yếu tố có độ dẫn cao, để tránh các điện trở này. Bề mặt tiếp xúc: Bề mặt tiếp xúc không phải là thứ được đưa ra trong thông số kỹ thuật, vì nó là một phần của thiết kế tản nhiệt. Nếu chúng ta phải đối mặt với một tấm với Noctua D15, bạn sẽ nói cái nào có bề mặt tiếp xúc nhiều hơn? Vâng, không có nghi ngờ gì. Thông số này đo tổng diện tích sẽ được tắm bằng không khí. Càng nhiều vây, bề mặt trao đổi càng lớn, vì tất cả chúng đều có hai mặt, lần lượt từng mặt nhân với hàng trăm con. Lưu lượng không khí và áp suất: các thông số này liên quan đến quạt. Lưu lượng không khí là lượng không khí mà quạt tạo ra khi chuyển động và được đo bằng CFM, trong khi áp suất tĩnh là lực mà không khí đập vào vây và được đo bằng mmH2O. Trong một tản nhiệt, chúng tôi muốn áp suất tối đa có thể với lưu lượng cao.

Các thành phần và bộ phận của tản nhiệt

Sau khi xem các thông số liên quan đến hoạt động của tản nhiệt PC, không có ý tưởng nào để biết các yếu tố nào là một phần của nó. Hay đúng hơn, làm thế nào một tản nhiệt đáng giá được xây dựng. Ngoài ra, chúng ta sẽ thấy các yếu tố can thiệp ngay sau DIE hoặc lõi xử lý.

IHS

IHS, hay Bộ tản nhiệt tích hợp, là sự đóng gói của CPU. Ở đây tất cả bắt đầu, vì nó là yếu tố đầu tiên tiếp xúc với lõi xử lý, thực sự tạo ra sức nóng của thành phần điện tử. Gói này được làm bằng đồng và các bộ xử lý mạnh nhất được hàn trực tiếp vào DIE để loại bỏ khả năng chịu nhiệt ở mức tối thiểu.

Điều này đảm bảo rằng tất cả nhiệt có thể truyền trong điều kiện tốt nhất đến các phần tử tản khác. Có những con chip không có sự đóng gói này, chẳng hạn như GPU, trong đó, tản nhiệt tiếp xúc trực tiếp với DIE của lõi với sự trợ giúp của dán nhiệt, do đó việc truyền tải hiệu quả hơn. Quá trình loại bỏ IHS và đặt tản nhiệt tiếp xúc trực tiếp với DIE được gọi là Delidding. Với miếng dán nhiệt kim loại lỏng, bạn có thể cải thiện nhiệt độ lên tới 20⁰C trở lên.

Dán nhiệt

Phần tử có khả năng chịu nhiệt cao nhất trong cụm tản nhiệt. Điều rất quan trọng là có một sự truyền nhiệt rất tốt trong các chip mạnh mẽ, vì độ dẫn của nó sẽ cao hơn. Chức năng của miếng dán nhiệt là cải thiện càng nhiều càng tốt kết nối giữa IHS hoặc DIE và khối lạnh của tản nhiệt.

Mặc dù đối với chúng ta, dường như một khối được đánh bóng rất tốt, nhưng kính hiển vi tiếp xúc không hoàn hảo vì chúng rắn chắc, do đó, một yếu tố liên kết vật lý với chúng là cần thiết để dẫn nhiệt có hiệu lực.

Trên thị trường, chúng tôi có ba loại dán nhiệt, loại gốm, nói chung là màu trắng, loại kim loại, hầu như luôn luôn có màu xám hoặc bạc hoặc kim loại lỏng, dường như, kim loại lỏng. Những kim loại là phổ biến nhất, với tỷ lệ hiệu suất / giá rất tốt và đạt độ dẫn lên tới 13 W / mK. Những kim loại lỏng thường được sử dụng để Delidding, và có độ dẫn lên tới 80 W / mK.

Khối lạnh

Khối lạnh là cơ sở của tản nhiệt, tiếp xúc với bộ xử lý hoặc chip điện tử. Nó thường lớn hơn chính IHS, để đảm bảo thu và truyền nhiệt tối đa.

Một tản nhiệt tốt luôn có chân đế làm bằng đồng. Kim loại này có độ dẫn từ 372 đến 385 W / mK, chỉ bị vượt qua bởi bạc và các kim loại đắt tiền khác. Lưu ý sự khác biệt giữa giá trị này và giá trị được cung cấp bởi một miếng dán nhiệt.

Ống dẫn nhiệt

Chúng tôi đang giả định rằng chúng tôi đang đánh giá một tản nhiệt hiệu suất tốt, và chúng luôn có ống dẫn nhiệt hoặc ống dẫn nhiệt. Giống như khối lạnh, chúng được làm bằng đồng, hoặc đồng mạ niken.

Chức năng của chúng rất đơn giản nhưng rất quan trọng, để lấy toàn bộ nhiệt từ khối lạnh và mang nó đến các tháp vây phía trên nó. Đôi khi nó được thực hiện một cách rất trực quan với các ống dẫn nhiệt ngăn cách khối với các tòa tháp và các khối khác được tích hợp vào tập hợp, như trường hợp của Lăng kính W Eo của AMD.

Tháp hoặc khối vây

Sau hai yếu tố trước, chúng ta có tản nhiệt chính nó. Nó là một yếu tố hình chữ nhật hoặc hình vuông được cung cấp với một số lượng đáng kinh ngạc các vây được nối với nhau bằng ống dẫn nhiệt hoặc các vây khác. Chúng luôn được làm bằng nhôm, một kim loại nhẹ hơn đồng và có độ dẫn điện là 237 W / mK. Nhiệt tỏa ra trong tất cả chúng, để truyền nó bằng cách đối lưu với không khí tiếp xúc với bề mặt của nó.

Quạt

Chúng tôi tin rằng nó cũng là một phần của tản nhiệt để thực hiện công việc quan trọng là tạo ra luồng khí tốc độ cao để sự đối lưu, thay vì tự nhiên, bị ép buộc và loại bỏ nhiều nhiệt hơn từ kim loại.

Các tản nhiệt hiện tại thường mang gần như tất cả một hoặc hai quạt, mặc dù chúng không nhất thiết phải có kích thước tiêu chuẩn như những gì được bán riêng cho khung.

Các loại tản nhiệt

Chúng tôi cũng có các loại tản nhiệt khác nhau trên thị trường. Mỗi người trong số họ được định hướng cho một chức năng khác nhau, nếu chúng ta cũng có thể phân loại chúng theo những cách khác nhau.

Tản nhiệt thụ động

Một tản nhiệt thụ động là một tản nhiệt không có bộ phận điện hoạt động trên nó để giúp nó loại bỏ nhiệt, ví dụ như quạt. Những tản nhiệt này thường không được sử dụng cho các bộ xử lý, mặc dù chúng dành cho chipset hoặc VRM. Chúng chỉ đơn giản là các khối nhôm hoặc đồng được làm mịn bằng cách tỏa nhiệt bằng cách đối lưu tự nhiên.

Tản nhiệt hoạt động

Không giống như những cái khác, các tản nhiệt này có một yếu tố phụ trách tối đa hóa sự trao đổi nhiệt với môi trường. Các quạt được gắn trên chúng có điều khiển PWM hoặc dòng điện tương tự cho các vòng quay khác nhau mỗi phút tùy thuộc vào nhiệt độ của bộ xử lý. Chính vì lý do này, chúng là tản nhiệt hoạt động.

Tản nhiệt tháp

Nếu chúng ta nhìn vào thiết kế của nó, chúng ta cũng có một vài loại, và một trong số đó là tản nhiệt tháp. Cấu hình này dựa trên một khối lạnh được cung cấp với một tháp có vây lớn không nhất thiết phải được gắn trực tiếp vào nó, mà bằng các ống dẫn nhiệt. Chúng ta có thể tìm thấy các tản nhiệt của một, hai và thậm chí bốn tòa tháp với thiết kế xa hoa. Các phép đo của nó thường rộng khoảng 120 mm và cao tới 170 mm, được thiết kế hơn 1500 gram.

Một đặc điểm của những điều này là các quạt được đặt theo chiều dọc đối với mặt phẳng của bo mạch chủ. Điều này không hủy bỏ thực tế là có các mô hình với chúng theo chiều ngang.

Tản nhiệt cấu hình thấp

Không giống như những lần trước có chiều cao đáng kể, những cược này có cấu hình rất thấp cho khung gầm hẹp hoặc không gian giảm. Có thể coi rằng họ có một tòa tháp, mặc dù nó nằm ngang. Họ thậm chí có những người hâm mộ bị kẹp giữa tòa tháp này và khối lạnh.

Không giống như những cái trước, quạt luôn được đặt theo chiều ngang và song song với mặt phẳng của tấm đế, trục xuất không khí theo chiều dọc hoặc trục.

Quạt tản nhiệt

Máy làm mát thổi được sử dụng cho card đồ họa và các thành phần khác dưới dạng card mở rộng. Hiện tại chúng tôi cũng tìm thấy cấu hình tương tự cho các chipset mạnh mẽ như AMD X570. Chúng tôi cũng tìm thấy chúng trong HTPC hoặc NAS, do không gian nhỏ của chúng là hiệu quả nhất.

Chúng được đặc trưng bởi có một quạt ly tâm hấp thụ không khí và trục xuất nó trên khối vây song song với vây. Chúng thường là thuốc kém hơn so với tản nhiệt trước đó.

Tản nhiệt chứng khoán

Nó không phải là một thiết kế như vậy, nhưng chúng là các tản nhiệt mà nhà sản xuất bộ xử lý bao gồm trong gói mua hàng của nó. Có một số chất lượng rất tốt như của AMD, và một số khác rất tệ như của Intel.

Làm mát bằng chất lỏng

Các hệ thống này được tạo thành từ một mạch kín của nước cất hoặc bất kỳ chất lỏng nào khác có thể được sử dụng. Chất lỏng này vẫn chuyển động liên tục nhờ một máy bơm hoặc một bể chứa được cung cấp một máy bơm để nó đi qua các khối khác nhau được cài đặt trên phần cứng để làm lạnh. Đổi lại, chất lỏng nóng đi qua những gì thực chất là một bộ tản nhiệt hình tản nhiệt, lớn hơn hoặc nhỏ hơn, được cung cấp với quạt. Bằng cách này, chất lỏng nguội đi một lần nữa, lặp lại chu kỳ vô thời hạn trong khi thiết bị của chúng tôi đang chạy.

Máy tính xách tay tản nhiệt

Trong một danh mục đặc biệt, chúng ta có thể đặt tản nhiệt của máy tính xách tay, các hệ thống đáng xem trong thực tế vì một số thực sự hoạt động.

Những tản nhiệt này khá đặc biệt, vì chúng tận dụng tối đa hiện tượng dẫn điện. Nhờ các khối lạnh được cài đặt trên GPU và CPU mà từ đó các ống dẫn nhiệt bằng đồng dày dài xuất hiện, mang lại nhiệt cho vùng tản nhiệt. Khu vực này được tạo thành từ một, hai hoặc tối đa bốn quạt ly tâm thổi nhiệt giữa các khối nhỏ có vây.

Những gì cần tính đến cho lắp ráp của nó

Việc gắn tản nhiệt cho PC không quá phức tạp và không có nhiều yếu tố cần tính đến khi lắp, vì hiệu quả duy nhất của khả năng tương thích và đo lường của nó.

Chúng tôi đề cập đến khả năng tương thích với nền tảng mà chúng tôi có trên PC. Mỗi nhà sản xuất có ổ cắm riêng để cài đặt bộ xử lý, vì vậy độ bám và kích thước không giống nhau. Ví dụ: Intel hiện có hai: LGA 2066 cho các dòng X và XE Workstation và LGA 1151 cho máy tính để bàn Intel Core ix. Mặt khác, AMD cũng có hai, AM4 cho Ryzen và TR4 cho Threadripper, mặc dù những thứ này hầu như luôn đi với làm mát bằng chất lỏng. Trong mọi trường hợp, các tản nhiệt không có sẵn có sẵn luôn đi kèm với các hệ thống lắp tương thích với tất cả các ổ cắm.

Về các biện pháp, có hai điều mà chúng ta phải tính đến. Một mặt, chiều cao của tản nhiệt, mà chúng ta phải so sánh với chiều cao chấp nhận được với khung gầm của chúng tôi, đi đến thông số kỹ thuật của nó. Mặt khác, chiều rộng và không gian có sẵn cho bộ nhớ RAM. Các tản nhiệt lớn chiếm nhiều đến mức chúng có trên RAM, vì vậy chúng ta phải biết cấu hình nào chúng hỗ trợ.

Một yếu tố quan trọng thứ ba là biết nếu tản nhiệt đi kèm với một ống tiêm dán nhiệt hoặc đã được cài đặt sẵn trong khối. Hầu hết đều mang nó, nhưng không cần thiết phải đảm bảo trong trường hợp chúng ta phải mua riêng.

Ưu điểm và nhược điểm của tản nhiệt

Như chúng ta đã làm trong bài viết về làm mát bằng chất lỏng, ở đây chúng ta cũng sẽ thấy những lợi thế và bất lợi của việc sử dụng tản nhiệt.

Ưu điểm

• Khả năng tương thích PC cao Kích cỡ cho hầu hết mọi sở thích Giá rẻ và hiệu quả ngay cả đối với bộ xử lý mạnh mẽ Ít cáp và lắp đặt dễ dàng Đáng tin cậy hơn làm mát bằng chất lỏng, không có chất lỏng hoặc máy bơm có thể thất bại Bảo trì đơn giản, chỉ cần làm sạch bụi

Nhược điểm

• Đối với các bộ xử lý có hơn 8 lõi, chúng có thể xuất hiện đúng. Chúng chiếm rất nhiều không gian và là những hạn chế nặng nề đối với chiều cao của khung và chiều cao của RAM Thẩm mỹ không được tinh chỉnh cho lắm

Kết luận và hướng dẫn các tản nhiệt tốt nhất cho PC

Chúng tôi kết thúc bài viết này trong đó chúng tôi thảo luận sâu về vấn đề tản nhiệt. Trên hết, chúng tôi đã tập trung vào hoạt động của nó và các nguyên tắc cơ bản về xây dựng và các thành phần của nó, vì đây là một trong những chủ đề ít được đối xử.

Một tản nhiệt tốt hoàn toàn có thể cung cấp nhu cầu làm mát bằng chất lỏng, vì có những cấu hình tàn bạo trên thị trường như Noctua NH-D15s, Gamer Storm Assassin hay Scythe Ninja 5 và Cool Master Wraith Ripper. Bây giờ chúng tôi để lại cho bạn với hướng dẫn của chúng tôi.

Hướng dẫn cách tản nhiệt, quạt và làm mát chất lỏng tốt nhất cho PC

Bạn có tản nhiệt gì trên PC? Bạn thích làm mát không khí hay làm mát bằng chất lỏng?