Hoe goed zijn CPU koelers?

Wow, ik sta er ook versteld van dat die coolers niet vlakker zijn!
Ikzelf heb ook een cooler van Scythe, namelijk de bekende Mugen 2 Rev B, en die oneffenheid is mij eigenlijk nooit opgevallen!

Nuja, on topic: als je die coolers van Scythe gaat testen ga je volgens mij wel een wereld van verschil hebben in vergelijking met die stock coolers uit je eerste post

Op 22 augustus 2014 21:13:38 schreef blackdog:
Niet zo vreemd, veel van deze koelers zijn uit het einde van het Pentium-4 tijdperk, deze processoren waren eerste klas kachels

De chip-makers kunnen steeds kleinere chips maken. Gevolg is: Lagere voedingsspanning, hogere snelheid, hogere dichtheid. Als je de boel 2x kleiner maakt, 2x lagere voedingsspannig, krijg je een 4x hogere dichtheid. Maar slechts 2x lager stroomverbruik: het vermogen per chip-oppervlakte neemt 2x toe. Het gevolg is dat ze zal jaren eigenlijk maar 1 probleem hebben: We kunnen mooie ingewikkelde chips maken, maar hoe krijgen we het stroomverbruik lager? Het vermogen dat je in een chip ter grotte van een CPU kwijt kan is ongeveer 100W.

Vandaar dus dat het vermogen van CPUs is toegenomen tot ongeveer 100W, en sindsdien in die regio ongeveer constant blijft. (voorbeeldje: i7-4930K: TDP: 130W).

Hi Heren,

azziplekkus
Wat mij al opviel was juist, dat de oude heatpipe koeler uit een DELL systeem beter is dan de Scynthe...
Ik heb hier nog een nieuwe stock koeler liggen van mijn i7 2600, ik zal hem eens testen.

rew
Wat alleen met de moderne processoren optimaler is, is het energie beheer, dat is echt veel beter is dan die van de P4.

Ik heb gisterenavond en vanochtend nog een testje gedaan met een simpele regeling voor een ventilator, en die werkt goed.
Ik zal nog wat meer moeten testen met andere ventilatoren, om er achter te komen of hij volgens mijn normen nabouw zeker is

Ik ben uitgegaan van een IRF540, en een NTC van 100K.
R1 bepaald de waarde waarbij de ventilator op een hogere snelheid gaat draaien.
Dit is niet de waarde, waarbij de ventilator gaat starten.
Deze wordt bepaald door R2 in mijn schakeling en deze is voor mijn ventilator ongeveer 150-Ohm.
Deze weerstand zorgt er dus voor dat bij het inschakelen de ventilator altijd rustig en bijna onhoorbaar loopt.
Zover mijn metingen uitwijzen kan je dan al rond de 25-Watt dissiperen zonder dat de transistor te warm wordt.

De weerstand R1 bepaald bij welke temperatuur de ventilator sneller gaat draaien.
Bij mijn opstelling werkt een waarde van 27K goed.
Ik ga nog wat metingen doen met diverse ventilatoren om een goed beeld te krijgen van de regel eigenschappen.
Dit is natuurlijk niet zo mooi als met een opamp regeling, zoals ik wel meer heb gemaakt.
Daarmee kan ik de temperatuur zo instellen dat het koelblok nooit hoger wordt dan 45C werd binnen een graad of zo.
Eigenlijk is zo'n regeling onnodig en deze hier presenteerd voorlopig goed genoeg,
maar ook hier moet ik eerst weer de grensen van de schakeling opzoeken voor ik uitsluitsel kan geven of hij goed genoeg is.

Nog een punt wat de schakling betreft zoals hij hieronder te zien is.
De elco C2 gaat misschien over R2 komen en C1 wat groter in waarde.
Het voordeel hiervan is dat bij inschakelen de condansator C2 dan leeg is en de ventilator de volle 12V ziet.
Dat geeft extra zekerheid dat de ventilator goed opstart.
Voor de gene die het nog niet weten, die condensator over de ventilator is echt nodig.
Uit kostenbesparing/ruimtegebrek laten ze deze bijna altijd weg.
Veel ventilatoren maken rare geluiden als je ze voed uit een hogere impedantie zoals de drain in deze schakeling.
Door de elco te verplaatsen over R2 en de ontkoppel condensator wat groter te nemen heb ik een win/win situatie.
Een goed startende ventilator en een lage impedantie die ik de ventialtor aanbied.

Shoot @ it

Blackdog

Ik heb even en vraag over je schema (uit interesse)
Voor zover ik het nu begrijp:
Links heb je nu een weerstandsdeling, de onderste weerstand is je "setpoint" voor de temperatuur toch? Gebruik je die FET nu als een soort spanningsvolger ofzo? (ik gebruik ze meestal alleen icm PWM, en voor analoge spanningen pak ik dan een emittervolger)
Heb je misschien een naam voor het gebruikte schema? Dan kan ik er ook naar google-en

Verder wist ik ook niet dat die heatsinks niet glad waren, ik heb een Scythe Big Shuriken SCBSK-1000 in mijn pc. Geen noemenswaardige problemen mee gehad. Werd alleen erg warm met SolidWorks renderingen, maar dat kwam omdat ie vol met stof zat

EDIT: @ hieronder, bedankt voor de info! Ik heb even gezocht en als ik het goed begrijp gebruik je de FET in Common source mode toch?
http://en.wikipedia.org/wiki/Common_source
http://conocimientosfet.blogspot.nl/2010/03/jfet-amplifier.html

Hi RVL-Electronics,

Met een goede metalen lineaal kan je zo zien hoe vlak het oppervlak is.
Dit is niet een perfecte methode maar geeft een goede indruk.
Regelmatig maak ik computers/werkstation schoon, er zit dan voldoende stof in om een truitje te breien

De MOSFET is geen "emittor volger" maar voor DC een versterker trapje.
De karakteristiek van de NTC, R1 en de stijlheid van de MOSFET bepalen de gain.

Ook van belang is de kopeling van de NTC met het koelelement, ik heb de NTC klem gezet met een potlood en pincet op het kruispunt van de koeler en mijn testweerstand.
De potloood en pincet heb ik gebruikt omdat ik die voor handen had, dit ga ik niet zo specificeren in het schema *grin*

Bij het hoger worden van de temperatuur gaat de waarde van de NTC omlaag.
De gate komt hierdoor uiteindelijk in geleiding, wanneer dit gebeurd, hangt af van de gatespanning (datasheet)
en weerstand R1 en uiteindelijk ook de voedingspanning waaruit de NTC gevoed wordt.

Hoe mooi hij gaat regelen hangt dus af van R1, en de stijlheid van de Fet (zeg maar de gain).
Het is een simpele schakeling, maar de regeling is wat mij betreft voldoende bij mijn opstelling.

Later wat meer hierover.

Gegroet,
Blackdog

de huidige S1366 en S2011 processoren doen idd 130watt. m'n processor werd bij hoge lasten bijna 60 graden. ik had bij de 2 maandelijke pc ontstofbeurt ook zin om de cpu koeler eens van die opgehoopte pluis te ontdoen (waterkoeling, maar door de plexi bovenkant zag je de langzaam groter wordende vervuiling op het koper koelblokje zitten) paar lijmtangen op de slangen gezet en het viel me op dat ik 2 jaar terug best veel koelpasta had gebruikt met de installatie. wat pasta eraf geveegd en door schuiven van de cpublock op de cpu juist verdeeld. nu is de cpu idle 32 graden en bij vollast nog 47 graden. dat verschil kwam niet door die pluis

Hi Lezers...

Vandaag nog wat testen gedaan met een "Stock Coler" van Intel.
Als ik het goed heb, behoorde deze toe aan de i7-2600 die hier in gebruik is.

Deze koeler is wat lastiger te meten, dit komt door de opbouw van deze koeler.
De koeler is natuurlijk bedoeld voor op processoren en niet voor mijn Dummy Load.
Dit geld ook voor de andere koelers die ik getest heb, maar deze is wat opbouw betreft toch duidelijk anders...
Er is niet veel ruimte om b.v. de MOSFET en de Source weerstand te monteren zonder dat de luchtstroom wordt belemmerd.

Dit maakte het ook lastig, om goed de thermische weerstand te bepalen.
De koperen cirkel die contakt maakt met de processor is vrij klein.
Hierdoor maakte ook mijn weerstand, maar met een klein oppervlakte contakt met het koelelement, niet echt optimaal.
Zover het uit de metingen blijkt bij mijn opstelling, zit ik iets boven de 0,3C/Watt, maar neem dit maar met 10% nauwkerigheid.
Is er verder nog iets opgevallen tijdens het meten: jazeker, dit is de stilste ventilator/koeler combinatie,
jammer dat hij wat minder goed toepasbaar is voor de Dummy Load.

De plaatjes, met als eerste de bovenzijde van de nog maagdelijke Intel E30307-001.

De thermische prut is hier nog aanwezig, deze heb ik verwijderd en heb de Silverpasta van de Scynthe gebruikt voor de testen.

Zo ziet hij er uit als de ventilator verwijderd is, een koperen "Grand Canyon"

Hier is de 6,8-Ohm weerstand op de koeler bevestigt, let ook op de manier die ik gebruik om voldoende neerwaartse kracht op de weerstand te krijgen.
Eerst twee stukjes koperdraad om de weerstand heen, zo veel mogelijk aangedraaid net voor het breken, dan solderen.
De volgende stap is dan de zijkanten met een tang voorzichtig inknijpen, hierdoor komt er nog meer druk op de weerstand.
En als laatste de koperdraad die dan nog meer kracht op de koperdraden zet.
Door deze manier krijg ik een flinke druk op de weerstand naar het koelelement toe.
Aan deze zijde druk ik de kleine PT1000 sensor op het koelblok tegen de weerstand aan.
Precies in het midden, omdat daar het heetste punt zit.
Voor de gene die nu denken, zou hij rekening er mee hebben gehouden dat er ook warmte weglekt door de aansluitklemmen?
Ja dat heb ik, voor de 100-Watt meting stuur ik 105-Watt in de weerstand, ik denk dat dit een redelijke waarde is.

Hier kan je zien hoe de NTC op het kruispunt van de weerstand en het kopervlak zit.

Dit is de 100K NTC die ik gebruik, deze mag ook 10K zijn, dan moet de 27K weerstand ook 10x kleiner worden 2K7.
De MOSFET belast de spannings deler niet, daar hoef je dus geen rekening mee te houden.

Ook met deze Intel koeler werkt de simpele regeling goed.
Ik heb de regeling nog niet getest met ventilatoren die meer energie verbruiken,
maar ik zal vandaag mijn eerste heatpipe koeler weer aansluiten en testen met deze simpel ventilator regeling.
De ventilator in deze koeler trekt een stuk meer stroom, max. zo'n 450mA, we zullen zien hoe dit dan gaat.

Om het regelbereik een beetje te kunnen instellen van deze simpele ventilator regeling, kan de 27K worden opgesplits
in twee delen, een vaste waarde en een instelpot.
Ik zal dit in een latere versie van het schema laten zien.
Eerst moet ik nog wat testen doen met wat NTC's om te zien hoeveel verschil er zit in hun C/r karakteristiek.
Ik gebruik hier met opzet een NTC omdat deze een grote Delta heeft per graad celsius, andere sensoren zijn niet geschikt in dit schema.
Dus niet vragen of een LM35 ook kan...

Nu even van het zonnetje genieten

Gegroet,
Blackdog

een paar lange m3 of m2,5 schroeven door die ribben heen lijken me ook te werken. dit soort koper draadconstructies heb ik zat gemaakt om te weten dat het niet goed vastzit als je 2 gladde delen hebt, gaat schuiven.

Hi testman

Kijk nu een goed naar de foto's hoe ik de weerstanden heb gemonteerd.
Er valt niets te schuiven, de horizontale draad zit in een gleuf van de weerstand, die kan niet omhoog.
Verder kan je zien, dat ik met een tang een deuk in de vertikale draden heb gemaakt.
Daar ligt de horizontale draad in, die kan echt geen kant op.

Schroefjes is geen optie, het koperen deel steekt bijna 1mm boven het aluminium uit, dat wordt dan torderen en hol trekken.

Deze manier van monteren gebruik ik alleen voor het testen, het gaat redelijk snel en ik boor hiermee geen onnodige gaten in mijn koelelementen.

Ik hoop dat het zo wat duidelijker is.

Gegroet,
Blackdog

Hi Heren, Dames ook,

Ik weet niet goed waar ik dit nu moet plaatsen, daar het nog over de processor koelers gaat en hoe te gebruiken, plaats ik het hier in dit topic.

Ik heb toch weer naar jullie verzoeken geluisterd, je ziet vanzelf wat ik bedoel.
Wel heb ik voor een andere heatpipe koeler gekozen, zo zag het er uit na het verwijderen van de ventilator.

De eerste gaten zijn geboord, deze keer niet de Isabellenhutte weerstanden van 0,1-Ohm maar Caddoc.
Nee, de linker BD139-16 zit niet verkeerd om, dit is met opzet.
Hierdoor komt de pinning beter uit, onder het schroefje zit een kunststof isolatie ring.

Gaatje voor de 100K NTC die het toerental van de ventilator gaat regelen.
Let ook op de rand van het gat, zorgvuldig de bramen weggehaald.

Nogmaals de NTC met Teflon kousjes tot strak aan het lichaam van de NTC, zodat na montage hij geen sluiting kan maken met het koeler.

De bekende blauwe lijm van Fischer type WLK.

De vertikale gele draden zijn de Gate aansluitingen, de Gateweerstand zit in het gele krimpkousje.
De lila draden komen vanaf de Source en gaan naar de weerstand die loopt van de Source naar de -ingang van de opamp.
Verder kan je het netwerkje zien dat aan de basis van de BD139-16 zit zien.

Het eerste stukje draad voor Mekka is aangebracht, maar nog niet gesoldeerd.

De Mekka doorverbindingen zijn nu klaar en de bedrading kan er aan.

Beide zwarte draden zitten aan Mekka gemonteerd, de gene die naar rechts loopt,
komt bij de rode draad uit die aan het koelblok vast zit, dat zijn de Drains.
De zwarte draad die naar links loopt komt aan de massa van het stuurprintje.

Close-Up van de soldering van de dikke draad aan Mekka.

Overzicht van het geheel.

Aan de linkerzijde het voedinkje en rechts de NE5534a stuurprint.

Op het stuurprintje zitten weer de BNC connectoren gesoldeer en de mute schakelaar bovenaan.
Aan de rechterzijde van het printje zie je vier lusjes, onderop de zwarte van massa,
de twee er boven komen ieder een Source aansluiting en de bovenste is de opamp uitgang die beide Gate's gaat sturen.

Dit is niet mijn definitieve opbouw, maar ik laat hier zien hoe je met gebruik van een oude processor
koeler de schakeling rond de MOSFET kan opbouwen zodat de bedrading kort blijft, als inspiratie bedoeld voor de nabouwer
Met het stuurprintje ga ik experimenteren om uit te vinden hoe lang de bedrading kan zijn voor het de performance teveel aantast.

Morgen heb ik misschien nog wat tijd om metingen te gaan doen aan deze opset.
Ik ga mijn best doen deze schakeling met twee MOSFET's net zo goed te laten presteren als een enkele.
Ik hoop hiermee een beetje aan jullie wensen te kunen voldoen wat betreft een "modulaire" opset.
Het is nu niet modulair geworden maar 10 a 12-Ampere continu moet kunnen.
Ik zal dus gaan meten of de NE5534a het trekt, misschien ten koste van een klein beetje bandbreedte.
Het kan ook geheel floppen omdat ik dingen over het hoofd heb gezien...
Ik heb de aanname gedaan dat de 0,1-ohm Sourceweerstand voldoende is om de stroom redelijk te verdelen.
De MOSFETS's zijn door mij niet uitgezocht op gate spanning.
De onzekerheden zullen duidelijk worden tijdens de metingen...

Als het geheel werkt met deze dual opstelling, maak ik daar een appart schema van, dan kunnen jullie kiezen welke je wilt bouwen.

Zoals altijd: Shoot @ IT!

Gegroet,
Blackdog

Zijn die Caddock weerstanden wel mooi glad aan de achterzijde?
Ik heb laatst een aantal Bourns PWR221 (zelfde model) gehad, die waren zo krom als een hoepel aan de achterzijde...
(Als je hem aan 1 kant op het koelblok drukte kon aan de andere kan je nagel ertussen...)
Moet toch niet zo moeilijk zijn om er een recht vlakje aan te maken?

Dat van die slechte koelblokken ben ik ook vaak tegengekomen.
Omdat er hier geen vlakbank staat heb ik het met de hand gedaan.
Eerst vijlen,daarna schuren, grof, fijn en waterproof met fijnkorrelig linnen en tandpasta/krijt ect. daarna polijsten op een glasplaat met commandant ect.
Dat laatste niet in cirkels maar met de 8 beweging zoals beschreven bij het kristalslijpen in het Sterrenburgboek <G>

Er is in de materiaalkunde ook een test (voor proefwerken en om mallen te testen) of metaal volkomen vlak is. Meen dat het met een kleurstof is die over de hele oppervlakte een gelijke afdruk nalaat.

Zit deze post alweer even mee te volgen, erg intressant

Om een lang verhaal kort te maken, was deze plaatsing geen optie?

groet, rich.

Hi Richard,

Lekker aan het Photo Shoppen geweest zie ik.
Tja, waarom heb ik nu voor mijn opstelling gekozen, kijk naar het onderstaande plaatje, dan wordt het duidelijk.

Ik hem zo'n positie gekozen voor de transistoren dat zo zo dicht mogelijk bij het midden van het koper oppervlak zaten
en dat de schroefjes niet door de heatpipe's heen gingen.
Dat de weerstanden op het aluminium zitten is niet erg, deze hoeven maar max. 2,5-Watt te dissiperen.

Gegroet,
Blackdog

Op 26 augustus 2014 00:32:36 schreef richardvelsen:
Om een lang verhaal kort te maken, was deze plaatsing geen optie?

Even voor de goede orde je hebt de "BD139" torren gephotoshopt naar de "nieuwe" locatie. De weerstanden (bij blackdog onder de BD139's) zitten op het koelblok omdat die anders ook te warm worden. De BD139 torren zitten daar omdat ze korte draden nodig hebben naar de mosfets. En bovenop die weerstanden was plek. (ook de weerstanden hebben natuurlijk korte draden nodig).

FF herladen...

Tja, natuurlijk allemaal mee eens, ik noem het alleen, omdat in jouw geval de tempsensor niet echt in de buurt van de hot spot komt, op deze manier. (die zal ergens tussen de fet's liggen)
De schroeven kunnen natuurlijk ook een stuk korter, tenzij je ze gaat borgen aan de onderzijde (getapt draad in koper is niet zo stevig natuurlijk)
Het leek me zo wat stabieler qua warmteverdeling...

On the side: mooi informatief artikel, bedankt

Ha die Richard,

Tja, die schroefjes, ik niet de goede lengte op voorraad, sorry

Wat het punt voor de NTC betreft, tja ik weet wat het heetste punt is (dat neem ik maar even aan) maar daar kom ik niet komen met mijn sensor, bij deze koeler.
Hij zit nu op een redelijke plek en met professionel lijm vast, die daar voor gemaakt is, goed met het koper verbonden.
Ik weet wel zeker dat dit zelfs met mijn simpel schakeling voor de ventilator voldoende gaat regelen.
Het draad is getapt en ja, het is niet optimaal en als het mis zou gaan met het draad komt er een moertje aan de onderkant.

Ik maak dit voor jullie, om te laten zien hoe je de bouw zou kunnen aanpakken.
Voor mijzelf maak ik het een stukje ingewikkelder met meerdere MOSFETS met eigen opamp per MOSFET.
Deze ga ik hier niet presenteren op de manier zoals ik dit nu doe met de "eenvoudige" versie.
Voor een ieder die zich misschien afvraagt hoeveel tijd ik hier al in heb gestoken, ik zit al over ruim 40 uur heen.
Ontwikkeling en dit hier presenteren kost gewoon heel veel tijd, dit zeg ik niet zodat jullie gaan zeggen, nou geweldig Bram!
Maar meer om de rede dat men er zich van bewust wordt, dat het niet makkelijk is,
en ik doel er dan op dat ik hier geen: "Het Lek Van Blackdog" wil hebben op het forum

Ik beleef er veel plezier aan het uit te denken en het hier te presenteren en dat ik merk dat mensen gaan medenken,
zodat het uiteindelijk een leukere schakeling wordt en het kennisniveau van de lezers omhoog gaat. (vermoed ik)

Dank je verder voor het compliment.
En sorry voor de chaotisch zinnen, de dyslexie correctie in mijn brein werk slecht vandaag, sterke koppijn hier.

Gegroet,
Blackdog

Leuk verhaal blackdog, interessant.

Waarom denk je dat ik dit ook toegepast heb bij mijn rolstoel motorregelaar, de koelblokken zijn makelijk verkrijgbaar en niet duur.

http://www.circuitsonline.net/schakelingen/159/modelbouw/1q-motorregel…

Heb er pas een motor van 1Kw op gehad, en hij blijft zo koel als een mentos.

Om nog even op de koelblokken terug te komen:

Het is heel normaal dat de koeler iets rond is en als ik het mij goed herinner zijn de processors vaak (heel iets) bol.

Volgensmij heeft dit te maken dat de druk automatisch beter in het midden van de processor wordt "gefocust".

Ook doen meestal de silveren(grijze) koelpasta's het beter dan de witte, maar de prijs is er ook naar.

En ja, om de hitte van de weerstand zelf te testen moet je het er echt keihard opschroeven. Ik heb ooit iets van een testrapport gelezen waarbij de processors het beste koelden bij ik geloof 3000 newton op de koeler/processor. Nog meer druk en de koelprestaties werden minder. Maar met een draad erover geeft het nooit genoeg druk om de weerstand laag genoeg te houden.

Edit, hier wat meer informatie:
http://www.overclockers.com/heatsink-mounting-pressure-vs-performance/

Hi AgentP,

Ik weet dat het niet optimaal is, ik heb mijn best gedaan het zo optimaal te maken.

Ik heb ook nog wat metingen gedaan aan de bovenzijde van de weerstand dat gaf ook nog een Delta/t aan.
Dit gaf een indruk van hoe goed de weerstand contact maakte met de koeler.

Maar maak je geen zorgen, de kracht op de weerstand met de draden was erg groot.
Ik heb trouwens ook nog een P4 processor gesloopt om te kijken hoe de deksel op de echte chip van de processor gemonteerd zat.
De onderzijde van de koperen deksel zit met wat koelpasta/pad tegen de chip aan.
Ik had trouwens anders verwacht, als dit ook zo is voor 130 Watt...
Dan is het wel een erg klein oppervlak van de chip tegen de deksel.
Ik heb geen moderne processor om hem even te slopen

De koelers die ik hier heb onderzocht, hadden random afwijkingen wat vlakheid betreft.

Gegroet,
Blackdog

PS
Leuke link AgentP!

Vergis je niet; een M3*0.5 boutje dat je met 0.5Nm aandraait (niet extreem voor een M3 boutje; het exemplaar dat ik heb getest brak bij 1.2Nm pas), geeft je een perskracht van ruim 6200N, aangenomen dat de draad wrijvingsloos is dan.

Ik heb ooit een simpel, niet bijzonder wetenschappelijk onderzoekje gedaan naar de invloed van de perskracht op de koeling van MOSFETs, wanneer er een silicone pad wordt gebruikt. Als ik me goed herinner, was de kracht die je nodig had geen een "redelijke" thermische overdracht niet eens heel erg hoog (maar ik weet echt niet meer hoe hoog), en werd was de winst door harder te klemmen echt marginaal. Een silicone pad gedraagt zich natuurlijk wel echt anders dan een directe overgang met alleen wat thermische pasta.