Co je chladič?

Teplo je v elektronice závažným problémem. Bez správné kontroly může poškodit součástky a snížit výkon. Proto je chladič tak důležitý.

Chladič je kus kovu, který pomáhá odvádět teplo ze zařízení tím, že ho absorbuje a rozptyluje od kritických součástí.

V mnoha projektech jsem se setkal s tím, že přehřátí změnilo dobrý návrh ve špatný výrobek. Proto vždy doporučuji brát řízení tepla vážně.

K čemu slouží chladič?

Hromadění tepla může zničit elektroniku. Bez pomoci se součásti, jako jsou CPU, GPU a výkonné čipy, mohou rychle přehřát. Správný chladič tomu zabrání.

Chladič odvádí teplo od citlivých částí a odvádí je do vzduchu, čímž udržuje systém chladný a stabilní.

Funguje to jednoduše. Když čip produkuje teplo. chladič¹ se jí přímo dotýká. Teplo proudí do kovového těla dřezu, protože kovy jako např. hliník a měď² dobře přenášejí teplo. Velká plocha dřezu umožňuje odvádět teplo vzduchem.

Zde je jednoduchá tabulka, která ukazuje, jak různé materiály ovlivňují výkon chladiče:

Dobrý design vždy začíná výběrem materiálu. Pokud záleží na hmotnosti, volím hliník. Pokud je hlavním cílem výkon, možná zvolím měď, navzdory vyšším nákladům.

Dalším klíčovým faktorem je tvar. Ploutve, kolíky a desky zvětšují plochu. Větší povrch znamená lepší chlazení. U velmi horkých systémů někdy dokonce doporučuji přidat proudění vzduchu pomocí ventilátoru.

Jaké jsou 2 typy chladičů?

Některá zařízení potřebují chlazení, ale nemají uvnitř žádný ventilátor. Jiné potřebují nucené proudění vzduchu. Výběr správného typu má velký význam.

Dva hlavní typy chladičů jsou pasivní a aktivní. Pasivní chladiče spoléhají na přirozené proudění vzduchu, aktivní chladiče využívají ke zvýšení chlazení ventilátory.

Pojďme si je přehledně rozdělit:

Pasivní chladiče

Pasivní chladiče využívají pouze přirozenou konvekci. Nemají žádné pohyblivé části. Vzduch při zahřátí přirozeně stoupá a odvádí teplo z chladiče. Tato metoda je tichá a nepotřebuje žádné napájení. Často ji doporučuji pro malé přístroje nebo konstrukce bez ventilátoru.

Aktivní chladiče

Aktivní chladiče přidávají ventilátor. Ventilátor prohání vzduch napříč chladičem, čímž je odvod tepla mnohem rychlejší. Toto uspořádání je běžné v počítačích, serverech a výkonné elektronice. Sice lépe chladí, ale také potřebuje větší výkon a může se časem opotřebovat.

Zde je rychlá tabulka pro jejich porovnání:

Volba mezi těmito dvěma způsoby vždy závisí na projektu. Pokud klient potřebuje tiché zařízení, je lepší pasivní. Pokud je důležitější výkon než ticho, vítězí aktivní.

Jaký je rozdíl mezi ventilátorem a chladičem?

Mnoho lidí si plete ventilátory a chladiče. Obojí pomáhá s chlazením, ale různými způsoby.

Ventilátor pohybuje vzduchem a odvádí teplo rychleji pryč; chladič teplo ukládá a rozptyluje, aby ho vzduch mohl snadněji odvádět.

Zde je hlubší pohled:

A chladič³ je pasivní částí. Je umístěn na horké součástce, jako je procesor nebo výkonový tranzistor. Absorbuje teplo a rozvádí ho po velké ploše. Tím umožňuje vzduchu, dokonce i pomalu se pohybujícímu, odvádět teplo pryč.

Naproti tomu ventilátor je aktivní součástí. Pohybuje vzduchem přes chladič nebo přes celou skříň. Rychlejší proudění vzduchu zvyšuje chlazení. Samotný ventilátor však nemůže nahradit chladič, protože vzduch má ve srovnání s kovem nízkou tepelnou kapacitu.

Při navrhování systémů často používám obojí. Chladič zachycuje a udržuje teplo; chladič ventilátor⁴ rychle odstraní.

Potřebuje procesor chladič?

Moderní procesory jsou velmi výkonné. Každou sekundu provedou miliardy výpočtů. Při takovém množství práce vzniká velké množství tepla.

Ano, a CPU potřebuje chladič⁵ aby mohl bezpečně pracovat; bez něj se může procesor přehřát a vypnout nebo dokonce poškodit.

Dovolte mi, abych vám to vysvětlil trochu podrobněji.

Procesor bez chladiče rychle překročí bezpečné teploty. Většina procesorů má zabudovanou ochranu, která je zpomalí (tepelné škrcení⁶) nebo je vypnout, pokud se příliš zahřejí. Spoléhat se pouze na tyto ochrany je však nebezpečné.

Při sestavování systémů vždy začínám výběrem dobrého chladiče pro procesor. Některé procesory jsou dodávány s chladiči, ale u výkonných modelů často doporučuji lepší.

Existují dokonce různé typy řešení chlazení procesoru:

• Chladiče vzduchu: Tradiční sestavy chladič + ventilátor.
• Chladiče kapalin: Systémy na bázi vody, které teplo přenášejí ještě rychleji.
• Pasivní chladiče: U procesorů je to vzácné, ale u čipů s velmi nízkou spotřebou je to možné.

Každá metoda má svůj nejlepší případ použití. Například herní sestava bude potřebovat aktivní chlazení, možná dokonce kapalinové. Malý vestavěný řadič může přežít s pasivním chlazením.

Zde je jednoduchá rozhodovací tabulka, kterou často používám:

Stručně řečeno, procesor bez chladiče je jako motor auta bez chladiče. Možná bude fungovat pár minut, ale nevydrží to.

Závěr

Chladič není jen kus kovu. Je to důležitá součást, která zajišťuje bezpečnost, stabilitu a výkon moderních zařízení.