بلاگ

آشنایی با هیت سینک (Heat sink)

نقش هیت سینک را می‌توان در نام آن یافت. این دستگاهی است که برای استخراج گرما از اجزای رایانه شما طراحی شده است. در حین اجرا، سخت‌افزار رایانه شما بسیار داغ می‌شود و هدف هیت سینک این است که گرما را از بین ببرد. آنها اغلب در پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیک یافت می‌شوند که برخی از عظیم‌ترین تولیدکنندگان گرما در رایانه شما هستند. باتوجه‌به گران بودن این قطعات خنک نگه‌داشتن آنها در اولویت قرار دارد! هیت سینک قسمتی است که باعث افزایش جریان گرما از دستگاه می‌شود. این کار با افزایش سطح کار دستگاه و مقدار مایع دمای پایین که در سطح آن حرکت می‌کند، به انجام می‌رسد.

هیت سینک چگونه کار می‌کند؟

یک هیت سینک با دور کردن گرما از یک جزء حیاتی کار می‌کند. تقریباً تمام مخازن حرارتی این کار را در چهار مرحله اساسی انجام می‌دهند:

1. منبع تولید گرما می‌کند.

این منبع ممکن است هر سیستمی باشد که گرما ایجاد می‌کند و برای عملکرد صحیح به حذف گرمای گفته شده نیاز دارد، مانند:

– مکانیکی

– برق

– مواد شیمیایی

– اتمی

– خورشیدی

– اصطکاک

2. دور کردن گرما از منبع.

 لوله‌های گرما نیز می‌توانند به این روند کمک کنند، اما ما این اجزا را جداگانه پوشش خواهیم داد. در برنامه‌های مستقیم تماس با غرق شدن حرارت، گرما از طریق انتقال طبیعی به درون گرماگیر خارج می‌شود و از منبع دور می‌شود. رسانایی گرمایی مواد هیت سینک مستقیماً بر این روند تأثیر می‌گذارد. به همین دلیل مواد هدایت حرارتی بالا مانند مس و آلومینیوم بیشتر در ساخت هیت سینک رایج هستند.

3. توزیع گرما در تمام مخزن گرم‌کن.

گرما به طور طبیعی از طریق رسانش منتشر می‌شود و از شیب حرارتی از دمای بالا به محیط دمای پایین عبور می‌کند. به همین ترتیب، خنک‌کننده اغلب به سمت منبع گرم‌تر و به سمت هیت سینک خنک می‌رود.

4- حرارت از قسمت گرم شده دور می‌شود.

این فرایند به شیب دمای مخزن گرما و مایع آن مربوط است. معمولاً هوا یا مایع غیر رسانای الکتریکی است. مایع سیال از سطح مخزن گرم عبور می‌کند و از نفوذ حرارتی و همرفت برای حذف گرما از سطح و به محیط اطراف استفاده می‌کند. در این مرحله، بازهم به یک شیب دما برای حذف گرما تکیه می‌شود؛ بنابراین، اگر دمای محیط خنک‌تر از قطعه گرم شده نباشد، هیچ نوع همرفت و حذف گرمای بعدی اتفاق نمی‌افتد. یک سطح وسیع باعث افزایش سطح نفوذ و انتقال گرما می‌شود.

هیت سینک پسیو و اکتیو (Active Heat Sinks vs Passive Heat Sinks)

هیت سینک معمولاً در مدل فعال، غیرفعال یا ترکیبی استفاده می‌شود. هیت سینک غیرفعال به همرفت طبیعی متکی است، به این معنی که شناور بودن هوای گرم به‌تنهایی باعث جریان هوا تولید شده در سیستم گرماگیر می‌شود. این سیستم‌ها دارای مزیت هستند زیرا برای حذف گرما از سیستم به سیستم ثانویه یا قدرت کنترل نیاز ندارند.

هیت سینک فعال

هیت سینک فعال با استفاده از هوا جریان مایعات را در منطقه گرم افزایش می‌دهد. جریان هوا معمولاً توسط فن، دمنده یا حتی حرکت اجزا تولید می‌شود. فن هوا را از طریق مخزن حرارتی وارد می‌کند که باعث می‌شود هوای گرم نشده بیشتری در سطح مخزن حرارت حرکت کند، بنابراین شیب حرارتی کل در سیستم مخزن گرم افزایش می‌یابد و اجازه می‌دهد گرمای بیشتری از سیستم کلی خارج شود.

هیت سینک‌های فعال بسیار رایج‌تر در رایانه‌ها هستند. آنها نه‌تنها گرما را از بین می‌برند بلکه خودشان را پراکنده می‌کنند و تقریباً مستقل کار می‌کنند. متداول‌ترین نوع هیت سینک فعال از یک فن برای خلاص شدن از شر گرما استفاده می‌کند. در یک موقعیت ایده‌آل، این فن‌ها گرما را به جریان هوا می‌دهند و سپس گرما را از دستگاه خارج می‌کند. آنها فقط به‌خودی‌خود بسیار کارآمد هستند، اما اگر فن از کار بیفتد یا در گردوغبار مسدود شود، کارایی آن بسیارکم می‌شود.

هیت سینک‌های ترکیبی

هیت سینک‌های ترکیبی برخی از جنبه‌های هیت سینک‌های غیرفعال و فعال را با هم ترکیب می‌کنند. این پیکربندی‌ها معمولاً کمتر مشاهده می‌شوند و اغلب آنها به سیستم‌های کنترل متکی هستند تا سیستم را بر اساس نیاز دما خنک کنند. وقتی سیستم در سطوح خنک‌تری کار می‌کند، منبع هوای جاری غیرفعال است و فقط سیستم را منفعلانه خنک می‌کند. هنگامی‌که منبع به دمای بالاتر می‌رسد، مکانیزم خنک‌کننده فعال درگیر افزایش ظرفیت خنک‌کننده در سیستم مخزن گرم می‌شود.

هیت سینک‌های غیرفعال

هیت سینک غیرفعال به‌نوعی شبیه رادیاتور هستند. مواد رسانای آنها می‌توانند به‌راحتی گرما را از اجزای نیاز به خنک‌سازی دور کنند. این نوع هیت سینک‌ها بسیار قابل‌اعتماد هستند زیرا از نظر فنی نمی‌توانند خراب شوند. همچنین، به دلیل کمبود فن، آنها یک راه‌حل خنک‌کننده بی‌صدا برای سخت‌افزار ارائه می‌دهند. سینک‌های خنک‌کننده غیرفعال برای اطمینان از عملکرد مطلوب به فضای مناسب و جریان هوای مناسب نیاز دارند.

هیت سینک‌های محبوب

همان‌طور که اشاره کردیم، گرماگیرها معمولاً در پردازنده‌های رایانه‌ای یافت می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، Jetson Nano دارای یک مخزن بزرگ برای کمک به خنک‌سازی پردازنده چهار هسته‌ای ARM A57 پردازنده داخلی و پردازنده گرافیکی 128 هسته‌ای NVIDIA Maxwell است که هر دو مقدار زیادی گرما ایجاد می‌کنند و برای جلوگیری از گرم‌شدن نیاز به خنک‌کننده استثنایی دارند. به طور مشابه، میکروکنترلر‌های Raspberry Pi دارای یک اتلاف کننده داخلی هستند که از آنها برای افزایش عملکرد تراشه Broadcom پردازنده استفاده می‌کنند.

شما می‌توانید هیت سینک حرارتی سهام را برای خنک‌کردن رایج‌ترین اندازه تراشه‌ها پیدا کنید. بعضی از گرماگیرها به طور سفارشی طراحی شده‌اند تا بار‌های حرارتی یک تراشه یا دستگاه خاص را به بهترین وجه کنترل کنند.

آیا کامپیوترها به هیت سینک نیاز دارند؟

اکنون‌که دانستیم هیت سینک چه کاری انجام می‌دهد، این سؤال پیش می‌آید: آیا کامپیوتر به آن احتیاج دارد؟ آیا این سخت‌افزار برای رایانه ضروری است یا اینکه صرفاً لوازم جانبی افرادی است که پردازنده‌های خود را گرم می‌کنند؟

پاسخ کوتاه این است: بله، قطعاً! رایانه‌ها برای کارآمد بودن همیشه به یک هیت سینک مناسب نیاز دارند.

پردازنده‌هایی که امروز در رایانه‌ها و لپ‌تاپ‌های خود داریم قدرتمند هستند و در نتیجه گرمای زیادی تولید می‌کنند. اگر هیت سینک را از رایانه برداشته و آن را بوت کنید، احتمالاً از چند ثانیه تا یک دقیقه قبل از خاموش شدن رایانه شاهد کارکردن آن خواهید بود. دلیل این امر آن است که پردازنده به سطح گرمای بحرانی رسیده و باعث خاموش شدن ناگهانی رایانه شده است. اگر خوش شانس باشید و رایانه خاموش نشود تنها به این دلیل است که پردازنده دارای یک ایمنی داخلی است تا از سوختن خود جلوگیری کند.

به همین دلیل است که وقتی کاربر متوجه می‌شود پردازنده یا کارت گرافیک خود بسیار داغ شده است، یک راه‌حل معمول برای عیب‌یابی بررسی فن‌های موجود در آن است. اگر هیت سینک به طور مطلوب کار نکند، پردازنده‌ها شروع به گرم‌شدن بیش از حد می‌کنند که باعث خاموش شدن و ازکارافتادن ناگهانی سیستم می‌شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

1 × 3 =