ما نوعا المشتتات الحرارية؟
هل جهازك يسخن أكثر مما ينبغي؟ سواءً كانت وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات أو محرك أقراص الحالة الصلبة، فإن النوع المناسب من المشتت الحراري يمكن أن يحسن أداء نظامك أو يحطمها.
هناك نوعان أساسيان من المشتتات الحرارية: النشطة والسلبية. تستخدم المشتتات الحرارية النشطة أجزاءً متحركة مثل المراوح، بينما تعتمد المشتتات الحرارية السلبية على تدفق الهواء الطبيعي.
تساعدك معرفة نوع المشتت الحراري الذي يجب استخدامه على إدارة الحرارة بكفاءة أكبر، وإطالة عمر جهازك وتجنب الاختناق الحراري. دعنا نفصل الأنواع ومبادئ عملها والسيناريوهات العملية.
ما هي الأنواع المختلفة للمشتتات الحرارية؟
عندما تنظر لأول مرة إلى مكونات التبريد، قد يبدو لك أن هناك نوع واحد فقط من المشتتات الحرارية. ولكن في الواقع، توجد عدة أنواع مختلفة - كل منها يخدم حاجة مختلفة.
الأنواع الثلاثة الرئيسية للمشتتات الحرارية هي السلبي والنشط والهجين. وهي تختلف في كيفية إزالة الحرارة - إما من خلال الحمل الحراري الطبيعي أو تدفق الهواء القسري أو كليهما.
فئات البالوعات الحرارية الشائعة:
-
المشتتات الحرارية السلبية
- لا توجد أجزاء متحركة
- مصنوعة من الألومنيوم أو النحاس
- الاعتماد على الحمل الحراري الطبيعي
- تُستخدم في الأنظمة منخفضة الطاقة
-
المشتتات الحرارية النشطة
- تضمين مروحة أو منفاخ
- تتطلب طاقة للتشغيل
- توفير تبريد أسرع
- شائع في وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات والخوادم
-
المشتتات الحرارية الهجينة (أو شبه النشطة)
- اجمع بين القاعدة السلبية والمروحة الاختيارية
- يمكن تبديل الأوضاع حسب درجة الحرارة
- مفيدة في الأجهزة الذكية أو الموفرة للطاقة
حسب المادة:
| المواد | الإيجابيات | السلبيات |
|---|---|---|
| ألومنيوم | خفيفة الوزن وبأسعار معقولة | أقل توصيلًا من النحاس |
| النحاس | توصيل حراري ممتاز | أثقل وزناً وأغلى ثمناً |
| مزيج | زعانف ألومنيوم + قاعدة نحاسية | تحسين الأداء والتكلفة |
حسب عملية التصنيع:
- مقذوف: الأكثر شيوعًا وبساطة وفعالية من حيث التكلفة
- مختوم: خفيفة الوزن وأرخص وأقل كفاءة
- زعنفة مربوطة: للأجهزة المدمجة عالية الأداء والمدمجة
- انزلق: زعانف عالية الكثافة، أداء دقيق
- مزورة: أداء حراري متين وممتاز
يتم اختيار كل عامل شكل بناءً على تدفق الهواء وحدود الحجم وسحب الطاقة والميزانية. على سبيل المثال، تحتاج منصات الألعاب المتطورة إلى أنواع ذات زعانف مقصوصة أو ذات زعانف مترابطة. أما أجهزة التوجيه منخفضة الطاقة فغالباً ما تستخدم موجهات الألومنيوم المختومة.
تجمع المشتتات الحرارية الهجينة بين ميزات أنظمة التبريد السلبي والنشط على حد سواء.صحيح
وهي تستخدم تدفق الهواء الطبيعي وقد تنشط المروحة عندما تتجاوز درجة الحرارة الحد المسموح به.
تحتوي جميع المشتتات الحرارية على مراوح مدمجة وتحتاج إلى طاقة خارجية لتشغيلها.خطأ
تشتمل المشتتات الحرارية النشطة فقط على مراوح؛ أما غير النشطة فلا تحتاج إلى طاقة.
ما هما النوعان الرئيسيان للحرارة؟
قد تتساءل - لماذا كل هذا التركيز على المشتتات الحرارية؟ يكمن السبب في أنواع الحرارة التي نحتاج إلى إدارتها.
إن النوعين الرئيسيين للحرارة في الإلكترونيات هما الحرارة الموصلة والحرارة الحملية. تتحكم المشتتات الحرارية في كلا النوعين عن طريق نقلها بعيداً عن المكونات إلى الهواء المحيط.
1. الحرارة الموصلة
هذه هي الحرارة التي تنتقل عبر المواد الصلبة. على سبيل المثال، عندما تسخن وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك، فإنها تنقل الحرارة إلى المشتت الحراري المرفق.
- تتدفق الحرارة من سطح ساخن إلى معدن أكثر برودة
- يؤثر نوع المعدن وسطح التلامس على الأداء
- قواعد أكثر سماكة أو أسطح مصقولة لتحسين التوصيل
2. حرارة الحمل الحراري
بمجرد أن تصل الحرارة إلى الزعانف، يجب أن تنتقل إلى الهواء. هذا هو الحمل الحراري.
- سلبي: يستخدم حركة الهواء الطبيعي
- نشط: يستخدم مراوح لدفع الهواء أو سحبه عبر الزعانف
- تدفق هواء أكثر = نقل أسرع للحرارة
تتعامل بعض الأجهزة أيضًا مع الحرارة المشعة, ، لكنها ضئيلة على النطاق الصغير للإلكترونيات.
جدول نظرة عامة
| نوع الحرارة | الوصف | الدور في نظام المشتت الحراري |
|---|---|---|
| التوصيل | نقل الحرارة عبر المعدن | ينقل الحرارة من البُرادة إلى الزعانف |
| الحمل الحراري | ينقل الحرارة إلى الهواء | يزيل الحرارة من الزعانف |
| الإشعاع | تنبعث منها الحرارة في صورة أشعة تحت حمراء | طفيفة، غير مهمة هنا |
بدون التوصيل الفعال والحمل الحراري، يصبح المشتت الحراري قطعة من المعدن الدافئ. لهذا السبب فإن التصميم والمواد وتدفق الهواء كلها أمور مهمة.
الحمل الحراري هو الطريقة الرئيسية لانتقال الحرارة من المشتت الحراري إلى الهواء.صحيح
تستخدم الزعانف تدفق الهواء لنقل الحرارة بعيداً عن طريق الحمل الحراري.
تعمل المشتتات الحرارية على تبريد الأجهزة بشكل أساسي عن طريق امتصاص الإشعاع.خطأ
يعتبر الإشعاع ضئيلاً في تبريد الإلكترونيات؛ فالتوصيل والحمل الحراري هما المفتاح.
ما الفرق بين المشتت الحراري النشط والسلبي؟
غالبًا ما يخلط الناس بين الاثنين أو يعتقدون أن كلمة “نشط” تعني "أفضل". هذا ليس صحيحاً دائماً. يعتمد اختيار النوع المناسب على ناتج حرارة نظامك وأهداف التصميم.
يشتمل المشتت الحراري النشط على مروحة أو منفاخ لدفع الهواء عبر السطح، بينما يستخدم المشتت الحراري السلبي تدفق الهواء الطبيعي فقط لإزالة الحرارة.
المشتت الحراري النشط
- يضيف مروحة لزيادة تدفق الهواء
- ينقل الحرارة بشكل أسرع من السلبي
- رائعة للرقائق عالية الطاقة
- تحتاج إلى طاقة، وقد تصدر ضوضاء
- المزيد من الأجزاء المتحركة = مخاطر أعلى للفشل
المشتت الحراري السلبي
- صامت تماماً
- لا طاقة مطلوبة
- الأفضل للأجهزة ذات القوة الكهربائية المنخفضة
- يحتاج إلى تهوية جيدة
- قد ترتفع درجة حرارته إذا كان الهواء راكدًا
جدول المقارنة
| الميزة | المشتت الحراري النشط | المشتت الحراري السلبي |
|---|---|---|
| حركة الهواء | بمساعدة المروحة | الحمل الحراري الطبيعي |
| الضوضاء | نعم (يعتمد على المروحة) | لا ضوضاء |
| الصيانة | قد تحتاج إلى تنظيف المروحة | منخفضة جداً |
| الكفاءة | أعلى (على المدى القصير) | أقل ولكن بثبات |
| متطلبات الطاقة | يحتاج إلى كهرباء | لا حاجة إلى طاقة |
| حالة الاستخدام | وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات والأنظمة عالية التحميل | محركات أقراص SSD، وأجهزة التوجيه، وأجهزة الكمبيوتر بدون مروحة |
لذا، لا يتعلق الأمر بأن أحدهما أفضل، بل يتعلق بمطابقة الحل مع التصميم الحراري لنظامك.
لا تحتوي المشتتات الحرارية السلبية على أجزاء متحركة ولا تحتاج إلى طاقة.صحيح
فهي تعتمد على تدفق الهواء الطبيعي لإزالة الحرارة.
المشتتات الحرارية النشطة صامتة تماماً ولا تحتاج إلى صيانة.خطأ
تحتوي على مراوح تصدر ضوضاء وقد تحتاج إلى تنظيف.
هل يمكن استخدام SSD بدون مبدد حراري؟
إذا كنت قد اشتريت محرك أقراص NVMe SSD سريع، فقد تتساءل - هل أحتاج حقًا إلى مبدد حراري؟ الإجابة ليست دائمًا نعم، ولكن قد يعتمد ذلك على الاستخدام.
لا بأس من الناحية الفنية باستخدام قرص SSD بدون مبدد حرارة، ولكن في ظل أعباء العمل الثقيلة، قد يؤدي ذلك إلى خنق الأداء أو تقليل الموثوقية على المدى الطويل.
عندما تكون خافضات الحرارة مهمة
- محركات الأقراص من الجيل 4 والجيل 5 NVMe: تسخن هذه الأجهزة بشدة. بدون مبدد حرارة، غالبًا ما تصل درجة حرارتها إلى 70-80 درجة مئوية تحت الحمل.
- الألعاب أو إنشاء المحتوى: تتسبب الكتابة أو القراءة المستمرة في ارتفاع درجات الحرارة.
- الأنظمة المغلقة: حواسيب محمولة أو حواسيب صغيرة ذات تدفق هواء محدود.
بدون تبريد مناسب، قد تخنق وحدة تحكم SSD السرعات لحماية نفسها. قد ترى أوقات تحميل أو نقل بيانات أبطأ.
عندما يكون من المقبول الاستغناء عن
- تصفح الويب الأساسي أو العمل المكتبي
- محركات أقراص SATA SSD منخفضة القوة الكهربائية
- محركات أقراص NVMe SSD المزودة بموزعات حرارة مدمجة
- مناضد اختبار الهواء الطلق مع تدفق هواء جيد
ومع ذلك، فإن معظم اللوحات الأم الحديثة تأتي الآن مع خافضات حرارة SSD مضمنة. إذا لم تكن اللوحة الأم التي لديك غير مزودة بمبددات حرارة مدمجة في اللوحة الأم، فإن لوحات ما بعد البيع رخيصة الثمن وسهلة التركيب.
جدول درجة حرارة SSD
| نوع SSD | درجة حرارة التحميل بدون مبدد حراري | مع مبدد حراري |
|---|---|---|
| محرك أقراص SATA SSD | 35-45°C | 35-40°C |
| NVMe Gen 3 | 50-60°C | 45-55°C |
| NVMe Gen 4/5 | 70-85°C | 50-65°C |
حتى لو كان محرك أقراص SSD "يعمل بشكل جيد" بدونه، ستؤثر الحرارة دائمًا على العمر الافتراضي. تمامًا كما هو الحال مع وحدات المعالجة المركزية، البرودة أفضل.
يمكن أن تصل درجة حرارة محركات أقراص NVMe SSD من الجيل الرابع إلى 80 درجة مئوية تحت الحمل وتستفيد من المبدد الحراري.صحيح
بدون مبدد حرارة، غالبًا ما تختنق أقراص SSD عالية السرعة بسبب الحرارة.
تتطلب محركات أقراص SATA SSD مبدد حراري خارجي كبير للاستخدام العادي.خطأ
تعمل محركات أقراص SATA SSD باردة ولا تحتاج عادةً إلى تبريد إضافي.
الخاتمة
تأتي المشتتات الحرارية بأشكال متعددة، ولكن فهم النوعين الرئيسيين - النشط والسلبي - يساعدك على اتخاذ خيارات أفضل للأجهزة. بدءًا من الحمل الحراري الأساسي في التصاميم السلبية إلى التصاميم النشطة بمساعدة المروحة، لكل منهما دوره. سواء كنت تقوم بتبريد وحدة المعالجة المركزية أو قرص SSD أو شريحة صناعية، فإن مطابقة المشتت الحراري المناسب لاحتياجاتك الحرارية يضمن لك أداءً أفضل وعمرًا أطول للجهاز.
