Dissipadores de calor - tudo o que você precisa saber 【guia completo】

No mercado, encontramos processadores e placas gráficas cada vez mais poderosos, exigindo dissipadores de calor proporcionais no desempenho. Se não fosse pelo uso deles, os computadores como tais não poderiam funcionar, pelo menos computadores de mesa ou laptops, pois seus componentes principais seriam queimados sem solução.

Neste artigo, tentaremos conhecer detalhadamente os dissipadores de calor do computador, seus elementos, os fundamentos da operação e os tipos que existem. Se você está pensando em comprar um desses, não perca este item, então vamos começar!

Índice de conteúdo

O que é um dissipador de calor

O dissipador de calor é o elemento responsável por dissipar ou remover o calor gerado por um componente eletrônico devido ao uso. Existem muitos tipos de dissipadores de calor, como ar, refrigeração líquida ou até convecção direta em componentes imersos em um líquido não condutor. Mas os que abordaremos aqui são os refrigeradores de ar, os mais comuns de conexão e os usados ​​pela maioria dos usuários.

De fato, em um computador, não apenas encontramos um dissipador de calor, podemos pensar que o dissipador de calor é apenas o bloco que está no topo da CPU ou na placa gráfica, mas nada está mais longe da realidade. Outros componentes, como o chipset da placa-mãe ou o VRM do mesmo, também precisam de dissipadores de calor.

Precisamente este último elemento ganhou considerável destaque nos últimos tempos. O VRM é o sistema de fonte de alimentação do processador e, como tal, precisa enviar uma grande quantidade de corrente para que funcione, estamos falando de 90-200 amperes (A) a cerca de 1, 2 a 15V. Os MOSFETS são transistores que regulam a corrente que é enviada à CPU e à memória, para que fiquem muito quentes. Também encontramos dissipadores de calor na fonte de alimentação pelo mesmo motivo e, em geral, em qualquer chip que opera em alta frequência.

Como realmente funciona: fundação física dos dissipadores de calor

Tudo começa com a maneira como um componente eletrônico gera calor, chamado Efeito Joule. É um fenômeno que ocorre quando elétrons estão se movendo em um condutor. Consequentemente, um aumento de temperatura ocorrerá devido à energia cinética e às colisões entre elas. Quanto mais intensidade energética, maior o fluxo de elétrons no condutor e, consequentemente, mais calor será liberado. Isso é extensível aos chips de silício, dentro dos quais um grande número de elétrons se condensa na forma de impulsos elétricos.

Podemos ver esse fenômeno perfeitamente nesta captura térmica. Quando um PC está consumindo uma grande quantidade de energia, até os condutores aumentam a temperatura.

Dito isto, o dissipador de calor nada mais é do que um bloco de metal composto por centenas de aletas que estão em contato direto com o chip através de uma pasta térmica. Dessa forma, o calor gerado pelo chip passa para o dissipador de calor e dele para o ambiente. Geralmente, um ou dois ventiladores são colocados acima dos dissipadores de calor para ajudar a remover o calor do metal. Em essência, dois mecanismos de troca de calor intervêm:

• Condução: é o fenômeno pelo qual um corpo sólido mais quente passa seu calor para um corpo mais frio que está em contato com ele. Isso ocorre precisamente entre o IHS da CPU e o dissipador de calor. Então veremos que há alguma resistência térmica entre eles. Convecção: Convecção é outro fenômeno de transferência de calor que ocorre apenas em fluidos, água, ar ou vapor. Nesse caso, o ar atinge as aletas do dissipador de calor, de preferência em alta velocidade, de modo a poder absorver mais calor das aletas quentes do dissipador de calor.

Magnitudes para saber se um dissipador de calor é bom

Visto a operação do ponto de vista técnico, ainda teremos que conhecer as principais magnitudes envolvidas em um bom dissipador de calor. Embora seja verdade que muitos deles não estão refletidos nas especificações, para os mais curiosos eles serão interessantes.

• TDP: O TDP é sem dúvida o parâmetro mais importante de um dissipador de calor, pois é muito representativo. Chamamos de TDP (Thermal Design Power) a quantidade de calor que um componente eletrônico deve gerar quando estiver em sua carga máxima. Este parâmetro aparece nos processadores e nos dissipadores de calor e não tem nada a ver com o consumo de energia do próprio componente eletrônico. Portanto, o processador está configurado para oferecer suporte ao TDP máximo; portanto, um dissipador de calor deve ter o mesmo ou mais para que a CPU funcione com segurança. CPU TDP <Dissipador de calor TDP, sempre. Condutividade e resistividade: condutividade é a capacidade de transportar calor que um corpo ou substância possui. E resistividade, porque exatamente o oposto, a resistência que ela apresenta para conduzir calor. A condutividade é medida em W / mK (Watt por metro Kelvin) e quanto mais, melhor. Resistência térmica: resistência térmica é o fenômeno que se opõe à passagem de calor de um elemento para outro. É como uma resistência elétrica, quanto maior, mais difícil será a passagem do calor. Em um sistema de refrigeração, muitas resistências térmicas intervêm, por exemplo, o contato da CPU e do dissipador de calor, o contato entre o encapsulamento e os núcleos, etc. Portanto, trata-se de colocar elementos com alta condutividade, para evitar essas resistências. Superfície de contato: A superfície de contato não é especificada nas especificações, pois faz parte do design do dissipador de calor. Se enfrentássemos uma placa com um Noctua D15, qual você diria ter mais superfície de contato? Bem, a pia, sem dúvida. Este parâmetro mede a área total que será banhada pelo ar. Quanto mais aletas, maior a superfície de troca, uma vez que todas têm duas faces, uma após a outra multiplicada por centenas delas. Fluxo e pressão do ar: esses parâmetros são relativos aos ventiladores. O fluxo de ar é a quantidade de ar que um ventilador aciona e é medida em CFM, enquanto a pressão estática é a força com que o ar atinge as aletas e é medida em mmH2O. Em um dissipador de calor, queremos a pressão máxima possível com um fluxo alto.

Componentes e partes de dissipadores de calor

Depois de ver os parâmetros envolvidos na operação de um dissipador de calor do PC, não é idéia saber quais elementos fazem parte dele. Ou melhor, como é construído um dissipador de calor que vale a pena. Além disso, veremos os elementos que intervêm logo após os núcleos do DIE ou do processador.

IHS

O IHS, ou Spreader de Calor Integrado, é o encapsulamento da CPU. Aqui tudo começa, já que é o primeiro elemento que está em contato com os núcleos do processador, o que realmente gera o calor do componente eletrônico. Este pacote é feito de cobre e os processadores mais poderosos são soldados diretamente ao DIE para eliminar ao mínimo a resistência térmica.

Isso garante que todo o calor possível passe nas melhores condições para os outros elementos de dissipação. Existem chips que não possuem esse encapsulamento, como GPUs, neles, o dissipador de calor faz contato direto com o DIE dos núcleos com a ajuda da pasta térmica, para que a transferência seja mais eficiente. O processo de remover o IHS e colocar o dissipador de calor em contato direto com o DIE é chamado Delidding. Com pasta térmica à base de metal líquido, você pode melhorar as temperaturas em até 20 ° C ou mais.

Pasta térmica

O elemento com a maior resistência térmica no conjunto do dissipador de calor. É muito importante ter uma boa passagem térmica em chips poderosos, pois sua condutividade será maior. A função da pasta térmica é melhorar ao máximo a conexão entre IHS ou DIE e o bloco frio do dissipador de calor.

Embora pareça para nós que um bloco seja muito bem polido, microscopicamente o contato não é perfeito, pois é sólido; portanto, um elemento que os liga fisicamente é necessário para que a condução de calor tenha efeito.

No mercado, temos três tipos de pasta térmica, os do tipo cerâmico, geralmente brancos, os do tipo metálico, quase sempre cinza ou prata ou os do metal líquido que parecem, bem, metal líquido. Os metálicos são os mais comuns, com uma relação desempenho / preço muito boa e atingindo condutividades de até 13 W / mK. Os de metal líquido são normalmente usados ​​para Delidding e têm condutividades de até 80 W / mK.

Bloco frio

O bloco frio é a base do dissipador de calor, que entra em contato com o processador ou o chip eletrônico. Geralmente é maior que o próprio IHS, para garantir a máxima recepção e transferência de calor.

Um bom dissipador de calor sempre tem uma base de cobre. Este metal tem uma condutividade entre 372 e 385 W / mK, sendo superado apenas pela prata e outros metais mais caros. Observe a diferença entre esse valor e o oferecido por uma pasta térmica.

Tubos de calor

Estamos assumindo que estamos avaliando um bom dissipador de calor de desempenho, e eles sempre têm tubos de calor ou tubos de calor. Como o bloco frio, eles são feitos de cobre ou cobre niquelado.

Sua função é muito simples, mas muito importante, para retirar todo o calor do bloco de frio e levá-lo às torres de aletas acima dele. Às vezes, é feito de maneira muito visual, com os heatpipes que separam o bloco das torres e outros são integrados ao conjunto, como é o caso dos Prismas Wrait da AMD.

Torre ou bloco com aletas

Após os dois elementos anteriores, temos o próprio dissipador de calor. É um elemento retangular ou quadrado em forma de torre, fornecido com um número incrível de aletas unidas por tubos de calor ou outras aletas. São sempre feitos de alumínio, um metal mais leve que o cobre e com uma condutividade de 237 W / mK. O calor se expande em todos eles, para transferi-lo por convecção para o ar que está em contato com sua superfície.

Ventilador

Acreditamos que também faz parte do dissipador de calor por fazer o importante trabalho de criação de fluxo de ar em alta velocidade, de modo que a convecção, em vez de natural, seja forçada e remova mais calor do metal.

Os dissipadores de calor atuais costumam carregar quase todos os um ou dois ventiladores, embora não tenham necessariamente um tamanho padrão, como acontece nos vendidos separadamente para o chassi.

Tipos de dissipadores de calor

Também temos diferentes tipos de dissipadores de calor no mercado. Cada um deles é orientado para uma funcionalidade diferente, se também pudermos classificá-los de maneiras diferentes.

Dissipadores de calor passivos

Um dissipador de calor passivo é aquele que não possui um elemento elétrico trabalhando para ajudá-lo a remover o calor, por exemplo, um ventilador. Esses dissipadores de calor geralmente não são usados ​​para processadores, embora sejam para chipsets ou VRM. São simplesmente blocos de alumínio ou cobre com aletas que expelem o calor por convecção natural.

Dissipadores de calor ativos

Diferentemente dos outros, esses dissipadores de calor têm um elemento responsável por maximizar a troca de calor com o meio ambiente. Os ventiladores montados neles possuem controle de corrente analógico ou PWM para várias rotações por minuto, dependendo da temperatura do processador. Precisamente por esse motivo, eles são dissipadores de calor ativos.

Dissipador de calor da torre

Se olharmos para o seu design, também temos vários tipos, e um deles é o dissipador de calor da torre. Essa configuração é baseada em um bloco de frio fornecido com uma grande torre aletada, não necessariamente conectada diretamente a ela, mas por tubos de calor. Podemos encontrar dissipadores de calor de uma, duas e até quatro torres com design extravagante. Suas medições geralmente têm cerca de 120 mm de largura e até 170 mm de altura, projetadas com mais de 1500 gramas.

Uma característica disso é que os ventiladores são posicionados verticalmente em relação ao plano da placa-mãe. Isso não cancela o fato de ter modelos horizontalmente.

Dissipadores de calor de baixo perfil

Diferentemente das anteriores, que possuem uma altura considerável, elas apostam com configurações muito baixas para chassis estreitos ou espaços reduzidos. Pode-se considerar que eles têm uma torre, embora seja horizontal. Eles ainda têm fãs imprensados ​​entre esta torre e o bloco frio.

Diferentemente dos anteriores, os ventiladores são sempre colocados na horizontal e paralelos ao plano da placa de base, expelindo o ar vertical ou axialmente.

Dissipadores de calor do ventilador

Os resfriadores de ventoinha são usados para placas gráficas e outros componentes na forma de placas de expansão. Atualmente, também encontramos configurações semelhantes para chipsets de alta potência como o AMD X570. Também os encontramos em HTPC ou NAS, que, devido ao seu pequeno espaço, são os mais eficazes.

Eles são caracterizados por ter um ventilador centrífugo que absorve o ar e o expele no bloco de aletas paralelo às aletas. Eles geralmente são poções piores que os dissipadores de calor anteriores.

Dissipadores de calor de estoque

Não é um design como tal, mas são os dissipadores de calor que o fabricante do processador inclui em seu pacote de compras. Existem algumas de qualidade muito boa, como as da AMD, e outras muito ruins, como a da Intel.

Arrefecimento por líquido

Estes sistemas são constituídos por um circuito fechado de água destilada ou qualquer outro líquido que possa ser utilizado. Esse líquido permanece em movimento contínuo, graças a uma bomba ou a um tanque equipado com uma bomba, de modo que ele passa pelos diferentes blocos instalados no hardware a ser refrigerado. Por sua vez, o líquido quente passa através do que é essencialmente um dissipador de calor em forma de radiador, mais ou menos grande, fornecido com ventiladores. Dessa forma, o líquido esfria novamente, repetindo o ciclo indefinidamente enquanto nosso equipamento está funcionando.

Dissipador de calor para laptop

Em uma categoria especial, podemos colocar o dissipador de calor de laptops, sistemas que vale a pena ver em ação, porque alguns são realmente trabalhados.

Esses dissipadores de calor são bastante especiais, porque aproveitam ao máximo o fenômeno de condução. Graças aos blocos de frio instalados nas GPUs e nas CPUs, dos quais saem tubos de cobre longos e espessos, trazendo calor para a zona de dissipação. Essa zona é composta por um, dois ou até quatro ventiladores centrífugos que expelem o calor entre pequenos blocos de aletas.

O que levar em consideração para sua montagem

A montagem de um dissipador de calor de PC não é muito complicada e não há muitos fatores a serem levados em consideração ao montar um, para o único efeito de sua compatibilidade e medidas.

Nós nos referimos à compatibilidade com a plataforma que temos em nosso PC. Cada fabricante possui seus próprios soquetes onde instalar os processadores, para que as garras e o tamanho não sejam os mesmos. Por exemplo, atualmente a Intel possui dois: o LGA 2066 para os intervalos de estações de trabalho X e XE e o LGA 1151 para o Intel Core ix de desktop. Por outro lado, a AMD também possui dois, o AM4 para a Ryzen e o TR4 para o Threadripper, embora esses quase sempre ocorram com refrigeração líquida. De qualquer forma, os dissipadores de calor disponíveis sem estoque sempre vêm com sistemas de montagem compatíveis com todos os soquetes.

Quanto às medidas, há duas que devemos levar em consideração. Por um lado, a altura do dissipador de calor, que devemos comparar com a altura admissível com o nosso chassi, seguindo suas especificações. Por outro lado, a largura e o espaço disponível para a memória RAM. Os dissipadores de calor grandes ocupam tanto que ficam em cima da RAM; portanto, precisamos saber qual perfil eles suportam.

Um terceiro elemento importante é saber se o dissipador de calor vem com uma seringa de pasta térmica ou já pré-instalada no bloco. A maioria traz, mas não é necessário garantir que tenhamos que comprá-lo separadamente.

Vantagens e desvantagens dos dissipadores de calor

Como fizemos no artigo sobre refrigeração líquida, também veremos as vantagens e desvantagens do uso de dissipadores de calor.

Vantagens

• Alta compatibilidade com PC Tamanhos para quase todos os gostos Barato e eficaz, mesmo para processadores potentes Poucos cabos e instalação fácil Mais confiável do que o resfriamento por líquido, sem fluido ou bombas que podem falhar Manutenção simples, basta limpar o pó

Desvantagens

• Para processadores com mais de 8 núcleos, eles podem dar certo Eles ocupam muito espaço e são pesados ​​Limitações para a altura do chassi e a altura da RAM Estética não muito refinada

Conclusão e guia para os melhores dissipadores de calor para PC

Concluímos este artigo no qual discutimos em profundidade a questão dos dissipadores de calor. Acima de tudo, focamos em sua operação e em seus fundamentos de construção e componentes, uma vez que é um dos tópicos menos tratados de maneira geral.

Um bom dissipador de calor pode suprir perfeitamente a necessidade de refrigeração líquida, já que existem configurações brutais no mercado como o Noctua NH-D15s, o Gamer Storm Assassin ou o enorme Scythe Ninja 5 e o Cooler Master Wraith Ripper. Agora deixamos você com nosso guia.

Guia para os melhores dissipadores de calor, ventiladores e refrigeração líquida para PC

Qual dissipador de calor você tem no seu PC? Você prefere refrigeradores de ar ou líquidos?