"Железо"

Как защитить процессоры AMD от перегрева

На главную Аппаратные средства охлаждения

Автор: Рудометов Е., Рудометов В.
Статья основана на материалах книг «PC: настройка, оптимизация и разгон» — 2-е изд., перераб. и доп.— СПб: BHV, 2000, 336 и “Устройство мультимедийного компьютера”.

Для обеспечения надежной и устойчивой работы современных, высокопроизводительных элементов и подсистем компьютера в штатных и особенно в форсированных режимах необходимо обеспечить их эффективное охлаждение.

Современные высокопроизводительные элементы и узлы компьютера характеризуются значительным тепловыделением, что требует адекватных средств, обеспечивающих рекомендуемые разработчиками температурные режимы работы комплектующих.

Выбор аппаратных средств поддержки необходимых температурных режимов целесообразно начинать с корпуса компьютера. Для архитектуры современных компьютеров наиболее оптимальными являются корпуса стандарта ATX. При этом, учитывая высокое тепловыделение элементов, эксплуатируемых в форсированных режимах, целесообразно ориентироваться на корпуса типа mini ATX или даже более объемные midi ATX, обеспечивающие лучший температурный режим для комплектующих всей системы.

Полезно снабдить выбранный корпус компьютера дополнительными вентиляторами, которые обеспечивают снижение температуры воздуха внутри используемого корпуса. Это повышает эффективность работы локальных средств охлаждения электронных компонентов компьютера. К таким локальным средствам относятся радиаторы и охлаждающие вентиляторы, устанавливаемые, например, на центральный процессор, чипсет, микросхемы видеоадаптера.

Начиная с процессоров 486DX2/66 радиаторы (heatsinks) стали неотъемлемым атрибутом данных элементов. Связано это с тем, что вместе с ростом вычислительной мощности процессоров, как правило, растет их тепловыделение. В соответствии с этим приходится увеличивать размер и эффективную площадь радиатора. Но, несмотря на все усилия, связанные с улучшением технологии полупроводникового производства и совершенствованием архитектуры микросхем, тепловыделение высокопроизводительных элементов увеличивается быстрыми темпами. Поэтому уже с процессоров Pentium дополнительно к традиционным радиаторам стали монтировать специальные охлаждающие вентиляторы. Такие средства часто называют кулерами (от английского cooler — устройство охлаждения).

В дальнейшем тенденция использования кулеров, обеспечивающих поддержание необходимого температурного режима эксплуатации высокопроизводительных элементов, охватила и видеоадаптеры, основу которых составляют видеочипсеты. Необходимо отметить, что по внутренней сложности новейшие видеочипсеты мало уступает современным процессорам. Созданные по сходным технологиям, они, как и процессоры, также требуют интенсивного охлаждения, без которого, как правило, невозможна их эксплуатация.

Необходимо отметить, что в дополнение к указанным средствам для улучшения теплового контакта корпуса охлаждаемого элемента с прикрепленным к нему радиатором целесообразно использовать специальные термопасты, выпускаемые как отечественной промышленностью (например, КПТ-8), так и зарубежной (например, Arctic Silver). В качестве альтернативы или дополнения к термопастам могут быть использованы соответствующие термопленки. Данные средства — термопасты и термопленки исключают воздушный зазор между корпусом охлаждаемого элемента и его радиатором. Это способствует лучшей передаче тепла от защищаемого элемента к радиатору и соответственно более эффективному охлаждению данного элемента.

Итак, использование радиаторов обеспечивает лучший температурный режим эксплуатации электронных компонентов. Радиаторы увеличивают теплообмен охлаждаемых элементов, например, процессора, видеочипсета и т. п. с окружающей средой. Осуществляется это за счет значительного увеличения площади охлаждаемой поверхности по сравнению с площадью корпуса электронного элемента. Чем больше площадь радиатора, тем интенсивнее рассеивается через него тепло охлаждаемого элемента в окружающем пространстве. Существуют различные технологии изготовления радиаторов, влияющие на его качество. Однако следует отметить, что качественные изделия, как правило, являются не только эффективными, но соответственно и сравнительно дорогими элементами. Но, как правило, именно такие элементы являются наиболее оптимальными компонентами систем охлаждения.

Радиаторы обычно изготавливаются из алюминия — дешевого материала, хорошо проводящего тепло. Медь, конечно, — лучше, но этот материал существенно дороже. Кроме того, удельный вес меди значительно выше, что приводит к увеличению веса радиатора и осложняет проблему его крепления.

Из физики известно, что тела темных цветов излучают тепло лучше светлых. Именно поэтому при выборе радиатора предпочтение следует отдавать радиаторам черного цвета, хотя для придания своим изделиям более выигрышного вида производители используют цвета золота и серебра. Но именно черный цвет является оптимальным. Однако необходимо обратить внимание на то, что черный цвет достигается в результате применения специальных технологий, связанных с протравливанием в химических реактивах, напылением специальных веществ и т. п. И, конечно, должного результата невозможно достичь с помощью обычной черной краски, которая является скорее тепловым изолятором, чем проводником, хотя встречается и такое покрытие. Конечно, это касается низкокачественных изделий, как правило, от неизвестных производителей.

Качественными характеристиками радиаторов являются коэффициент теплопроводности (thermal conductivity) и коэффициент термосопротивления (thermal resistance). Термосопротивление — это величина, обратная теплопроводности, в значительной степени зависит от материала, из которого изготовлен радиатор. Для этого параметра используется размерность °С/Вт. Необходимо отметить, что на величину данного параметра влияет не только материал радиатора, но и его размеры, форма и т. д., а также технология и качество изготовления радиатора. Термосопротивление показывает величину, на которую повысится температура радиатора относительно температуры окружающей среды при рассеивании охлаждаемым элементом, например, процессором мощности 1 Вт. Например, при термосопротивлении в 2 ° С /Вт и рассеиваемой процессором мощности в 15 Вт температура повысится на 30 °С . Значения этого параметра обычно находятся в пределах от 0,3 до 2 °С /Вт. Кстати, большую роль играет ни столько размер, сколько конструкция радиатора. Поэтому большие размеры радиатора совсем не означают, что он лучше того, который меньше.

Лучшими охлаждающими свойствами обладает конструкция, состоящая из радиатора и вентилятора. Вентилятор (fan) обычно устанавливается поверх радиатора, имеющего тепловой контакт с охлаждаемым объектом. Вентилятор предназначен для отвода теплого воздуха от радиатора и одновременной подачи в него более холодного потока воздуха.

Существует несколько типов вентиляторов, которые отличаются типом используемых подшипников: подшипников скольжения (sleeve bearings) и/или подшипников качения (ball bearings). При этом лучше, если подшипники, используемые в конструкции кулера, будут подшипниками качения. Это связано с тем, что подшипники скольжения, как правило, менее надежны и обычно обладают более высоким уровнем шумов. Вентиляторы на основе подшипников качения работают в среднем в два раза дольше их аналогов на подшипниках скольжения. Часто используются оба типа. Лучше, если используются только подшипники качения — double ball bearing cooler. В этом случае срок эксплуатации вентилятора возрастает, как минимум, в полтора раза, по сравнению с вариантом, предусматривающим одновременное использование обоих типов подшипников.

Срок эксплуатации вентиляторов составляет обычно 2-3 года. Однако следует периодически, как правило, не реже одного раза в год, очищать охлаждающий вентилятор от скопившейся пыли. Со временем пыль, оседая на лопастях вентилятора, может не только существенно ухудшить параметры устройства охлаждения, но и послужить причиной остановки вентилятора, результатом чего может быть выход из строя охлаждаемого элемента, например, процессора, видеочипа и т. п. Необходимо отметить, что для предотвращения перегрева процессора от остановки охлаждающего вентилятора, в конструкции самого процессора, материнской платы, BIOS, системного программного обеспечения современных компьютеров предусмотрена целая система аппаратно-программных средств предупреждения и защиты. Такая система имеет в своем составе разнообразные датчики, осуществляющие контроль за температурой и напряжениями питания. О существовании данных средств следует убедиться на этапе анализа и выбора комплектующих компьютера до их приобретения.

Существуют несколько основных параметров, характеризующих производительность вентилятора. Данные параметры обозначаются как CFM, LFPM и RPM.

Параметр CFM (cubic feet per minute) характеризует скорость подачи воздуха, т. е. показывает сколько кубических футов воздуха выдувает вентилятор за одну минуту. Типичные значения этого параметра для современных вентиляторов составляют 10-15.

Параметр LFPM (linear feet per minute) характеризует линейную скорость потока воздуха в футах в минуту. Типичные значения — 500-800. Умножив величину LFPM на площадь потока воздуха, создаваемого вентилятором, можно получить значение параметра CFM.

Параметр RPM (rotations per minute) показывает скорость вращения вентилятора в оборотах в минуту. Типичные значения этого параметра — 4000-6000 об/мин.

Чем больше каждый из описанных параметров CFM, LFPM и RPM, тем выше производительность вентилятора, тем он лучше как элемент системы охлаждения.

Размеры вентиляторов для современных процессоров составляют обычно 50? 50? 10 мм.

Уровень шумов, измеряемый в децибелах (дБ), характеризует эксплуатационные качества вентилятора. Высокий уровень шумов, как известно, плохо влияет на нервную систему пользователя, раздражает и утомляет. Хорошими являются вентиляторы с уровнем шумов порядка 20-25 дБ (меньше — лучше, больше — хуже). Нередко повышенный уровень шумов вызван вибрациями его конструкции. Поэтому еще один из признаков качественного вентилятора — это отсутствие значительных вибраций. Если от работающего в руке вентилятора ощущаются какие-либо вибрации, то этот вентилятор не очень высокого качества и лучше обратить свое внимание на другой.

К оглавлению На главную Как защитить процессоры AMD от перегрева

Автор: Михаил Виргилиев
Источник: Компьютер Price
Начитавшись обзоров про вентиляторы, программы контроля температуры и прочие вещи, касающиеся проблемы перегрева процессоров и других компонентов, я почувствовал себя ну прямо-таки экспертом, но: без штанов. Все дело в том, что у меня-то старая "мать", в чипсете никаких средств термоконтроля, тем более, скорости вращения вентиляторов, нет.

Один раз я уже попался - когда стала высыхать китайская паста между процессором и радиатором. Компьютер начал работать настолько нестабильно, что пришлось переустанавливать систему. Теплопроводящая паста была заменена, компьютер снова заработал нормально, однако проблема термоконтроля осталась, тем более, что обычно я на ночь компьютер не выключаю. Думаю, что я не один такой. Моя ситуация еще ничего (мой K6-2 рассеивает около 30 Вт). Тем, у кого Athlon или Duron без термодиода, что делать? Впрочем, даже на платах, предназначенных для Athlon XP и Duron с моргановским ядром, термоконтроль с помощью встроенного термодиода сделан далеко не всегда корректно (читайте обзоры материнских плат на http://www.ferra.ru/).

Из своего и чужого опыта известно, что простые решения всегда лежат на поверхности. Мое внимание привлекла оригинальная статья одного американца (адрес в Интернете не привожу, поскольку статья на английском, да и программа американца мне показалаcь сыроватой). Суть его предложения в том, чтобы использовать свободный игровой порт (порт джойстика) для контроля температуры с помощью термистора с отрицательным температурным коэффициентом. (Термистор с отрицательным температурным коэффициентом - это резистор, сопротивление которого уменьшается с ростом температуры).

Я попробовал, однако из-за особенностей игрового порта на моей звуковой карте идея американца оказалась в моем случае трудно реализуемой. Да и сама идея программного контроля температуры по своей сути является, по большому счету, бредовой - контроль должен работать даже при зависшей системе, т.е., быть таким же дубово-аппаратным, как защита в блоке питания компьютера.

Для меня не было бы проблемой разработать какую-нибудь не "слишком" сложную схему для контроля температуры. В конце концов, по образованию я инженер-схемотехник. Добрые навыки, полученные на радиотехническом факультете ЛЭТИ, плюс опыт разработчика, полученный во время труда на оборонку в теперь широко известной, а когда-то жутко закрытой конторе, в общем, я много чего мог бы нарисовать. Мне же хотелось придумать что-нибудь, не требующее навыков электронщика и электрика, т.е., безусловно доступное рядовому пользователю. Как всегда, с простым у специалистов возникают сложности.

Как-то, копаясь в коробке с компьютерными винтиками-болтиками, я наткнулся на небольшой кусочек провода с миниатюрным разъемом, предназначенным для одевания на штырьки материнской платы. На другом конце провода болтался маленький плоский терморезистор размером с две спичечные головки. Такие терморезисторы в полупрозрачном пластиковом чехле предназначены обычно для подключения к тем "матерям", которые имеют входы для контроля температуры внутри корпуса компьютера.

Коробка с компьютерным барахлом принадлежала приятелю, собирающему компьютеры в собственной небольшой фирме. Я выпросил у него бесхозно валявшийся терморезистор, приволок домой, и вооружившись тестером, принялся изучать. Измерения показали, что при комнатной температуре сопротивление резистора равно 10 КОм (10 000 Ом). С нагревом сопротивление очень быстро уменьшается. При температуре градусов этак 90-100 сопротивление уже менее 3 КОм. Остался последний шаг. Наверное, мало кто из рядовых пользователей когда-либо открывал документацию на свою материнскую плату (это книжечка такая тоненькая, на ней "Motherboard Manual" написано). Эти книжечки обычно на английском языке, читать их редко приходится, если только вы компьютер сами не собираете. Если открыть такую книжечку на странице, где есть картинка с чертежом материнской платы, то можно найти изображение небольшой пластмассовой колодки с двумя рядами штырьков с надписями: "TURBO LED" ("TB LED"), "IDE LED", "RST"("RESET"), "KEYLOCK", "SPK", "SMI". На рисунке ниже показано, как примерно должна выглядеть вышеописанная колодка.

На некоторые штырьки одеты миниатюрные разъемы, провода от которых идут к передней панели корпуса компьютера. Штырьки, обозначенные "SMI", должны быть свободны. Они-то нам и нужны. Чтобы подключиться к ним, достаточно одеть разъем уже упомянутого мною миниатюрного термистора (того самого, что предназначен для измерения температуры внутри корпуса компьютера) на два штырька с обозначением "SMI". Полярность подключения термистора не имеет значения. Теперь нужен какой-нибудь приборчик для измерения температуры и источник тепла с температурой градусов 90. В качестве измерителя температуры можно использовать тестер с датчиком температуры или обычный градусник. Проверяем температуру, при которой срабатывает система (т.е. компьютер переходит в режим SLEEP). Для этого кипятим в чайнике воду, наливаем ее в небольшой пластмассовый сосуд, например, крышку из-под растворимого кофе. Опускаем в воду термометр, замеряем температуру. Дождемся, пока температура упадет до 50-60 градусов (максимальная рабочая температура радиатора процессора), затем опускаем в воду термистор (компьютер должен быть включен, Windows запущена). После опускания в воду термистора: ничего не должно происходить. Нагреваем воду до 75-80 градусов (подогреваем, аккуратно опустив в воду жало паяльника), затем снова опускаем в нее термистор. Это предельная температура, при таком нагреве компьютер должен перейти в состояние SLEEP (а процессор, соответственно, перейти в режим малого потребления энергии). Что такое режим SLEEP, объяснять не буду, скажу только, что при этом мощность, потребляемая процессором, должна снизиться до безопасного при остановке вентилятора минимума. Если этого не происходит, вам придется покопаться в SETUP BIOS, разделе POWER MANAGEMENT. О том, что такое APM и ACPI, здесь объяснять не буду, литературы на эту тему более чем достаточно.

Если компьютер не желает переключаться в SLEEP при максимальной рабочей температуре радиатора процессора, придется купить многооборотный переменный резистор (желательно, не менее 20 оборотов) с номиналом 33 КОм (подойдет отечественный многооборотный потенциометр СП5-3) и подключить его параллельно термистору. Настройкой величины переменного резистора можно добиться срабатывания при нужной температуре радиатора процессора (т.е., при той температуре, что должна вызывать автоматическое снижение мощности, потребляемой процессором). Начинать нужно с максимальной величины сопротивления переменного резистора, плавно уменьшая его значение до тех пор, пока компьютер не начнет "засыпать" при нужной температуре. Вероятна ситуация, когда максимальной величины сопротивления переменного резистора не хватит, чтобы добиться срабатывания при нужной температуре. Тогда придется обзавестись переменным резистором большей величины или включить последовательно с ним постоянное сопротивление, величину которого придется подобрать. Желательно, чтобы величина дополнительного постоянного сопротивления не превышала половину максимального сопротивления переменного резистора.

Другая ситуация, требующая настройки - это когда компьютер "засыпает" при слишком низкой температуре радиатора процессора. Тогда придется включить дополнительное переменное сопротивление не параллельно, а последовательно с термистором. Настройку на нужную температуру отключения в этом случае надо начинать с минимального сопротивления переменного резистора. Не забудьте пометить, какое направление вращения переменного резистора приводит к увеличению температуры отключения. Это понадобится позже для окончательной настройки.

Если вы внимательно читали, то не запутаетесь. На всякий случай привожу схему подключения.

И, наконец, последний шаг - это крепление термистора на радиаторе процессора. Чем ближе к основанию радиатора вы его закрепите, тем лучше. Идеальный вариант - это фрезеровка на основании радиатора небольшой выборки (разумеется, НЕ НА ТОЙ ЧАСТИ РАДИАТОРА, ЧТО КОНТАКТИРУЕТ С КРИСТАЛЛОМ ПРОЦЕССОРА). В эту выборку (сделать ее несложно и надфилем) следует приклеить термоклеем терморезистор. Разница между температурой кристалла процессора и радиатора зависит от типа радиатора, и того места, где вы закрепили терморезистор.

Разумно выбранным порядком регулировки можно назвать, например, такой. Разогрейте процессор с нормально работающим вентилятором с помощью какой-либо программы, предназначенной специально для этого. Таких программ море, в популярном пакете SANDRA 2001 есть "прожигающий" тест процессора, он вполне подойдет. Настройте описанную выше цепочку из терморезистора и переменного резистора так, чтобы она не переводила компьютер в режим SLEEP после 15-20 минут работы "прожигающего" теста. Движок многооборотного переменного резистора удобно вращать с помощью часовой отвертки. Затем поверните движок резистора на один-два оборота в сторону увеличения температуры. Лучше, если проведете эту настройку с закрытыми крышками корпуса компьютера, причем в жаркий денек. Следующий, и он же последний, тест является несколько рискованным, поэтому следует быть очень внимательным (впрочем, все что вы делаете - на ваш собственный риск). Останавливаем рукой вентилятор процессора при работающем "прожигающем тесте процессора" и ждем :секунд 10-15. Если компьютер не перешел в режим SLEEP, следует его немедленно выключить, дать остыть процессору и повторить тест с остановом вентилятора в течение чуть большего (на 3-5 секунд) времени. Еще раз хочу предупредить, что этот тест несколько рискован, однако, если вы все предыдущее сделали правильно, то риск минимален. Наиболее безопасный вариант описанного теста - дополнительно наклеить на участок радиатора (вплотную с тем местом, где радиатор контактирует с кристаллом процессора) еще один, заранее откалиброванный датчик температуры (например, термопару), подключенный к измерительному прибору, показания которого не вызывают никаких сомнений. При проведении теста лучше не допускать нагрева этого эталонного датчика более 65-70 градусов. (разница между температурой кристалла и радиатора рядом с местом контакта может быть весьма значительной, до 20 градусов).

В заключение скажу, что в отсутствии специального импортного термистора его вполне можно заменить любым другим отечественным или импортным, с сопротивлением при комнатной температуре 10 КОм или близким к этой величине. Какой лучше подойдет, вам посоветует продавец в магазине, торгующем радиокомпонентами. Разумеется, чем меньше и чем чувствительнее термистор, тем лучше. Чувствительность термистора грубо можно определить как отношение сопротивлений при комнатной температуре и рабочей (т.е. 70-80 градусов).

Надеюсь, вы знаете, что радиатор с процессоров AMD следует снимать крайне аккуратно. Если вы никогда этого не делали, лучше зайдите в любую фирму, собирающую компьютеры, и вам покажут, как правильно и безопасно это делается.

Повторяю, все, что вы будете проделывать, - на ваш собственный страх и риск. Уверен, что при известной аккуратности и осторожности вы достигнете желаемого эффекта.

Если у вас все прошло нормально, позвоните в службу доставки ближайшего ресторана, закажите мне на дом пива, сколько не жалко, и радуйтесь жизни дальше.

P.S. Разумеется, люди, разбирающиеся в схемотехнике, споют мне "песню" о нестабильности порога срабатывания логического элемента, к которому подключена предложенная мной цепочка, о зависимости температуры срабатывания от напряжения питания +5В, и т.п. вещах. Пожалуйста, не пишите мне об этом, сходите лучше за пивом.

К содержанию На главную