Jak rurka cieplna i zamek błyskawiczny działają w chłodzeniu laptopa
W module termicznym laptopa trzy kluczowe elementy to rurka cieplna, wentylator chłodzący i płetwa zamka chłodzącego. Dodatkowo zastosowano elementy poprawiające powierzchnię styku i efektywność przewodzenia ciepła pomiędzy nimi.
Powierzchnia układów scalonych, takich jak CPU, GPU, pamięć wideo i moduł zasilacza pokryta jest warstwą miedzianego radiatora. Jako medium pomiędzy chipem a rurką cieplną, jego podstawowym zadaniem jest szybkie „odprowadzenie” ciepła z chipa, co dodatkowo zwiększa powierzchnię styku i rozszerza obszar odprowadzania ciepła.
Jednocześnie istnieje również warstwa smaru termicznego jako wypełniacz między chipem a radiatorem oraz między radiatorem a rurką cieplną. Aby uzyskać prawdziwie „naprężeniową” konstrukcję termiczną, powierzchnia radiatora i rurki cieplnej również powinna być dokładnie wypolerowana - powierzchnia miedzianego radiatora i rurki cieplnej jest generalnie bardzo chropowata, co wpłynie na jej pełny kontakt z radiatorem przewodzący smar silikonowy na poziomie mikro.
Rura cieplna to wydrążona metalowa rura wykonana z czystej miedzi. Część stykająca się z układem CPU/GPU to „koniec parowania”, a część stykająca się z żebrem chłodzącym to „koniec kondensacji”. Rurka cieplna jest wypełniona kondensatem (takim jak czysta woda). Jego zasada działania polega na tym, że wysoka temperatura na powierzchni chipa przekształca ciecz na końcu parowania rury cieplnej w parę i przemieszcza się wzdłuż wnęki rurki do ogona rury cieplnej (koniec kondensacji). Ze względu na stosunkowo niską temperaturę w tym obszarze, gorąca para wkrótce zamieni się w ciecz i popłynie z powrotem do pierwotnego położenia wzdłuż wewnętrznej ściany rurki cieplnej w wyniku działania kapilarnego, kończąc cykl wymiany ciepła po cyklu.
W przypadku projektowania modułu termicznego laptopa im większa średnica i im większa liczba rurek cieplnych, tym wyższa wydajność przewodzenia ciepła. Aby jednak w jak najkrótszym czasie zredukować gorącą parę w odcinku skraplania rury cieplnej do stanu ciekłego, stawia się również wyższe wymagania względem żeber chłodzących.
Żebra chłodzące są klasyfikowane jako „pasywne elementy chłodzące” w dziedzinie projektowania elektroniki. Jego materiałem jest głównie aluminium i miedź. Jego zasada działania polega na rozpraszaniu ciepła przenoszonego z rurki cieplnej w formie konwekcji. Efektywność odprowadzania ciepła zależy od powierzchni.
Należy zauważyć, że żebra chłodzące nie mogą istnieć niezależnie. Grupa żeber chłodzących musi odpowiadać wentylatorowi chłodzącemu i odpowiedniemu wylotowi chłodzącemu. W przypadku laptopów wyposażonych w procesor o TDP 15 W lub wyższym, żebra chłodzące w ogóle nie są w stanie poradzić sobie z ciepłem emitowanym z chipa. Ciepło to musi być odprowadzone przez wentylator poprzez zimne powietrze wdychane z zewnątrz!
