Система охолодження в комп 'ютері

Система охолодження в комп 'ютері

Виробники комп 'ютерних компонентів (комплектуючих) щорічно радують користувачів випуском все більш продуктивних пристроїв. Якщо раніше відмінність швидкодії в суміжних модельних рядах обчислювалася одиницями і десятками відсотків, то тепер нікого не дивує навіть дворазове збільшення обчислювального потенціалу.

Хоча техпроцес виготовлення мікросхем з кожним роком удосконалюється, паралельно з цим спостерігається тенденція до збільшення кількості транзисторів в них. Це призводить до того, що нові чіпи нагріваються при роботі майже так само, як і рішення в попередньому поколінні. Таким чином, розробникам доводиться тим чи іншим способом боротися з тепловиділенням. Тому, як і раніше, в кожній обчислювальній системі використовується система охолодження компонентів, що відрізняються "гарячим звичаєм". Серед мікроелектронних виробів це центральний процесор, чіп відеокарти, перетворювачі напруги тощо.


Згадуючи електротехніку

Виділення теплової енергії - неминучий процес, що супроводжує спрямований рух елементарних заряджених частинок за матеріалом, що проводить струм. Електрони, проходячи по провіднику і долаючи його опір, здійснюють певну кількість роботи, яка супроводжується зростанням температури матеріалу. Чим більше значення струму, тим сильніше нагрів.

Для подолання цього явища необхідно використовувати надпровідники, що вимагає низьких температур і, відповідно, в побутових пристроях не застосовується, або ж змінити сам принцип роботи схем, відмовившись від електричного способу передачі сигналів. Очевидно, що на даному етапі розвитку все це недосяжно, тому на гріючий елемент встановлюється система охолодження і тепло примусово відводиться від поверхні мікросхеми. Хоча таке рішення занадто грубе, його ефективність цілком достатня.

Система охолодження комп 'ютера

Для охолодження компонентів у обчислювальній системі використовується кілька конструктивних рішень, що відрізняються ефективністю роботи. Найбільш проста система охолодження представлена металевим радіатором, поверхня якого стикається з мікросхемою, що нагрівається.

Його особлива форма дозволяє збільшити сумарну розсіюючу площу, тим самим підвищивши ККД. Саме такі рішення використовувалися в перших моделях комп 'ютерів. Основна перевага - повна тиша при роботі. Однак зі зростанням потужності охолоджуваної мікросхеми для підтримки прийнятного температурного режиму необхідно: збільшувати габарити і площу радіатора, що не завжди можливо; зменшувати температуру навколишнього повітря. Для подолання цього обмеження була запропонована вдосконалена система охолодження, в якій площа розсіюючої поверхні залишилася колишньою, але був доданий вентилятор, що примусово створює потік повітря, обдуваючий радіатор. Саме таке рішення набуло найбільшого поширення. До недоліків можна віднести шум при роботі, витрати електроенергії для вентилятора, наявність механічних обертових частин, схильних до зносу, і зменшення продуктивності внаслідок нагріву навколишнього повітря.

Альтернативне рішення

Крім вищеназваних класичних рішень існують й інші. Одна з них - це водяна система охолодження. Через свою складність використовується лише ентузіастами. На мікросхемі встановлюється порожній теплообмінник, який за допомогою трубок з 'єднаний з качальною помпою і радіатором, винесеним за межі корпусу комп' ютера. Вся система заповнена водою. Відмінність від рішення "вентилятор з радіатором" в тому, що не відбувається нагріву повітря в корпусі, а значить, ККД не знижується. Також не можна не згадати про теплові трубки, які зараз використовуються практично у всіх системах охолодження. Всередині такої трубки знаходиться рідина, що швидко випаровується (іноді порошок), яка збільшує інтенсивність передачі тепла від поверхні мікросхеми до ребрам радіатора.