Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique ?

La chaleur est un problème sérieux dans le domaine de l'électronique. Sans un contrôle adéquat, elle peut endommager les pièces et réduire les performances. C'est pourquoi un dissipateur de chaleur est si important.

Un dissipateur thermique est une pièce de métal qui aide à éliminer la chaleur d'un appareil en l'absorbant et en l'éloignant des composants critiques.

Dans de nombreux projets, j'ai vu une surchauffe transformer une bonne conception en un mauvais produit. C'est pourquoi je recommande toujours de prendre au sérieux la gestion de la chaleur.

Quelle est la fonction d'un dissipateur thermique ?

L'accumulation de chaleur peut ruiner l'électronique. Sans aide, les composants tels que les CPU, les GPU et les puces d'alimentation peuvent surchauffer rapidement. Le bon dissipateur thermique permet d'éviter cela.

Un dissipateur de chaleur éloigne la chaleur des parties sensibles et l'évacue dans l'air, ce qui permet au système de rester froid et stable.

Le fonctionnement est assez simple. Lorsqu'une puce produit de la chaleur, le dissipateur thermique¹ le touche directement. La chaleur circule dans le corps métallique de l'évier, car les métaux tels que les aluminium et cuivre² transportent bien la chaleur. La grande surface de l'évier permet à l'air d'évacuer la chaleur.

Voici un tableau simple qui montre comment les différents matériaux affectent les performances des dissipateurs thermiques :

Une bonne conception commence toujours par le choix des matériaux. Si le poids est important, je choisis l'aluminium. Si la performance est l'objectif principal, je peux opter pour le cuivre, malgré le coût supplémentaire.

Un autre facteur clé est la forme. Les ailerons, les broches et les plaques augmentent tous la surface. Plus de surface signifie un meilleur refroidissement. Parfois, je suggère même d'ajouter un flux d'air avec un ventilateur pour les systèmes très chauds.

Quels sont les deux types de dissipateurs thermiques ?

Certains appareils ont besoin d'être refroidis mais n'ont pas de ventilateur à l'intérieur. D'autres ont besoin d'un flux d'air forcé. Le choix du bon type de ventilateur fait une grande différence.

Les deux principaux types de dissipateurs de chaleur sont les dissipateurs passifs et les dissipateurs actifs. Les premiers s'appuient sur la circulation naturelle de l'air, tandis que les seconds utilisent des ventilateurs pour renforcer le refroidissement.

Voyons les choses en détail :

Dissipateurs thermiques passifs

Les dissipateurs de chaleur passifs utilisent uniquement la convection naturelle. Ils ne comportent aucune pièce mobile. L'air monte naturellement à mesure qu'il se réchauffe, éloignant ainsi la chaleur du dissipateur. Cette méthode est silencieuse et ne nécessite pas d'énergie. Je la recommande souvent pour les petits gadgets ou les conceptions sans ventilateur.

Dissipateurs thermiques actifs

Les dissipateurs de chaleur actifs sont équipés d'un ventilateur. Le ventilateur pousse l'air à travers le dissipateur, ce qui accélère l'évacuation de la chaleur. Cette configuration est courante dans les ordinateurs, les serveurs et les appareils électroniques puissants. Bien qu'il refroidisse mieux, il nécessite plus d'énergie et peut s'user avec le temps.

Voici un tableau rapide pour les comparer :

Le choix entre les deux dépend toujours du projet. Si le client a besoin d'un dispositif silencieux, le passif est préférable. Si la puissance est plus importante que le silence, c'est l'actif qui l'emporte.

Quelle est la différence entre un ventilateur et un dissipateur thermique ?

De nombreuses personnes confondent les ventilateurs et les dissipateurs de chaleur. Ils contribuent tous deux au refroidissement, mais de manière différente.

Un ventilateur déplace l'air pour évacuer la chaleur plus rapidement ; un dissipateur thermique stocke et répartit la chaleur pour que l'air puisse l'évacuer plus facilement.

Voici un examen plus approfondi :

A dissipateur thermique³ est une pièce passive. Elle est placée sur un composant chaud tel qu'une unité centrale ou un transistor de puissance. Il absorbe la chaleur et la répartit sur une grande surface. Ce faisant, il permet à l'air, même s'il se déplace lentement, d'évacuer la chaleur.

Un ventilateur, en revanche, est un élément actif. Il déplace l'air sur le dissipateur thermique ou sur l'ensemble du boîtier. Un flux d'air plus rapide augmente le refroidissement. Mais un ventilateur ne peut pas remplacer à lui seul un dissipateur thermique, car la capacité thermique de l'air est médiocre par rapport à celle du métal.

Lorsque je conçois des systèmes, j'utilise souvent les deux. Le dissipateur thermique saisit et retient la chaleur ; le ventilateur⁴ l'enlève rapidement.

Un processeur a-t-il besoin d'un dissipateur thermique ?

Les unités centrales de traitement modernes sont très puissantes. Elles effectuent des milliards de calculs par seconde. Une telle quantité de travail produit beaucoup de chaleur.

Oui, un L'unité centrale a besoin d'un dissipateur thermique⁵ pour fonctionner en toute sécurité ; sans elle, l'unité centrale peut surchauffer et s'éteindre, voire être endommagée.

Permettez-moi d'expliquer un peu plus en détail.

Une unité centrale sans dissipateur thermique dépassera rapidement les températures de sécurité. La plupart des unités centrales sont dotées d'une protection intégrée qui les ralentit (l'étranglement thermique⁶) ou les éteindre s'ils deviennent trop chauds. Mais il est dangereux de ne compter que sur ces protections.

Lorsque je construis des systèmes, je commence toujours par choisir un bon dissipateur thermique pour le processeur. Certains processeurs sont livrés avec des dissipateurs de chaleur standard, mais pour les modèles à hautes performances, je recommande souvent des dissipateurs plus performants.

Il existe même différents types de solutions de refroidissement de l'unité centrale :

• Refroidisseurs d'air: Dissipateur thermique traditionnel + ventilateur.
• Refroidisseurs de liquide: Systèmes à base d'eau qui transmettent la chaleur encore plus rapidement.
• Refroidisseurs passifs: Rare pour les unités centrales, mais possible pour les puces à très faible consommation.

Chaque méthode a son propre cas d'utilisation. Par exemple, une plate-forme de jeu aura besoin d'un refroidissement actif, voire d'un refroidissement liquide. Un petit contrôleur embarqué peut se contenter d'un refroidissement passif.

Voici un tableau de décision simple que j'utilise souvent :

En bref, un processeur sans dissipateur thermique est comme un moteur de voiture sans radiateur. Cela peut fonctionner pendant quelques minutes, mais cela ne durera pas.

Conclusion

Un dissipateur thermique n'est pas un simple morceau de métal. Il s'agit d'un élément essentiel pour assurer la sécurité, la stabilité et la puissance des appareils modernes.