Выбираем термопасту

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Заменяя теплопроводящую пасту (ТП) на более эффективную мы часто получаем совсем незначительное снижение температуры процессора. Что это - нас ввел в заблуждение производитель ТП неверно указав характеристики, какая-то наша ошибка или что еще?
Влияние характеристик на эффективность теплоотвода.

Попробуем разобраться как влияет теплопроводность ТП на температуру процессора, через перепад температуры (dt) на ее слое между процессором и кулером.

Во тепловой цепи "процессор - теплопроводящая паста - кулер - воздух" это только один из элементов, но нам надо разобраться как именно он влияет на температуру процессора. Для этого необходимо посмотреть как меняется перепад температуры на слое ТП в зависимости от ее теплопроводности. Для выявления закономерностей

Выполним это расчетным путем для типовых параметров:

площади эффективного теплообмена 2*10^-4 м² (кристалл + 3 толщины тепло распределительной пластины),
стандартной толщины термоинтерфейса порядка 45*10^-6 м (толщина слоя ТП для большинства составов),
теплового потока 50, 70, 90 Вт.

В принципе некоторые отличия в цифрах не окажут существенного влияния на ход кривых.

Шкалу коэффициента теплопроводности, для наглядности, привяжем к известному ряду термоинтерфейсов (см. таб.1), который перекрывает весь интересующий нас диапазон.

Термоинтерфейс	Масло силиконовое	нет привязки	КПТ8	КПТ8	SP-700	MX-1	AS-3	Сплав	Галлий	Индий
Коэф. теплопроводности Вт/(м*К)	0,16	0,5	0,8	1	1,93	4,5	9	15	29,9	81,8

Таблица 1.

Результаты вычислений падение температуры на термоинтерфейсе - dt (коэф. теплопроводности согласно таб.1) отражены на рис. 1.

Здесь: - по вертикальной оси отложено падение температуры (dt), - по горизонтальной коэф. теплопроводности.

Рисунок 1.

Везде красным цветом показана зависимоcть dt=f(Ктп) для теплового потока 90 Вт, синим для - 70 Вт, зеленым для - 50Вт.

Сразу бросается в глаза начальный участок, как участок с наибольшими значениями dt которые имеют место вплоть до 1,5 Вт/(м*К).

Поэтому замена любого термоинтерфейса с коэф. теплопроводности до 1,5 Вт/(м*К) на большую, эффективно снизит температуру процессора.

Рисунок 2.

На рис. 2 показана та же зависимость в логарифмическом масштабе по обоим осям.

Рассмотрим наиболее интересную для нас область

Это область падений температуры на ТП до 5 ºС во всем диапазоне рассматриваемых коэффициентов теплопроводностей. Эта область показана на рисунке 3, как начальный участок общей зависимости показанной на Рис.1.

Рисунок 3.

На рис. 3 видим, что изменение коэффициента теплопроводности с 5 до 10 Вт/(м*К) дает снижение падения температуры на слое ТП:

Тепловой поток, Вт	dt [для 5 Вт,(м*К)]	dt [для 10 Вт,(м*К)]	Δ ºС
50	2,25	1,125	1,125
70	3,15	1,575	1,575
90	4,05	2,025	2,025

Таблица 2.

Выигрыш в тем больше чем больше тепепловыделение (тепловой поток) процессора.

Но абсолютная величина снижения падения температуры, как вы видите невелика.

Если рассмотрим реальное влияние перехода с ТП КПТ8 с Ктп = 0,8 Вт,(м*К) на ТП производства Arctic Silver с Ктп = 4,5 Вт,(м*К) то результат будет уже иной.

Посмотрим результаты вычислений приведенные в табл. 3 (Рис. 1).

Тепловой поток, Вт	dt [для 0,8 Вт,(м*К)]	dt [для 4,5 Вт,(м*К)]	Δ ºС
50	14,06	2,5	11,56
70	19,68	3,5	16,18
90	25,31	4,5	20,81

Таблица 3.

Здесь уже снижение температуры превышает 10 ºС на тепловом потоке (тепловыделении) 50 Вт и 20 ºС при 90 Вт.

Это уже существенное снижение.

Аналогично наблюдается большее снижение падения температуры на слое ТП и соответственно снижение температуры процессора при больших тепловыделениях.

Заключение

1. Наибольший эффект для снижения температуры процессора дает переход с КПТ8 на теплопроводящие пасты с коэффициентом теплопроводности 4,5 Вт/(м*К) и более.

Данный переход может быть рекомендован.

2. Переход с теплопроводящих паст с коэффициентом теплопроводности 4,5 Вт/(м*К) на большие Ктп дает снижение температуры процессора только на несколько градусов и может применяться в случае острой необходимости, и желательно с кулерами имеющими тепловое сопротивление менее 0,1 град/Вт при тепловыделениях процессора 90 Вт и более.

3. Характер начального участка семейства кривых, показанных на рис.1 заставляет обратить Ваше внимание на существенное влияние материалов с низкой теплопроводностью (загрязнений типа масло, воздух) на контактных поверхностях кулера и процессора на падение температуры на термо интерфейсе и соответственно рост температуры процессора. Это особенно сильно сказывается на больших (90 Вт и больших) тепловыделениях.

Данный эффект наблюдается даже на тонких пленках загрязнений.

Это требует обратить Ваше внимание на чистоту сопрягаемых поверхностей при смене материалов ТП и особенно при переходе на ТП с коэф. теплопроводности более 10 Вт/(м*К).

июль 2009 года.

Сорокин А.Д.

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору почтой..

2002 - 2020