Processadores
Desktop
Gerenciamento térmico do sistema

Introdução

Este documento é destinado aos integradores de sistema profissionais que montam PCs que usam motherboards, gabinetes e periféricos aceitos pela indústria. Ele fornece informações e recomendações para o gerenciamento térmico de sistemas desktop que usam processadores para desktop Intel®. (O termo "processadores in a box" refere-se aos processadores embalados para uso por integradores de sistema em uma caixa de varejo com um dissipador de calor com ventilador e uma garantia de 3 anos).

O leitor deve ter um conhecimento geral sobre e alguma experiência com a operação, a integração e o gerenciamento térmico de PCs desktop. Os fabricantes de sistema que seguem as recomendações aqui apresentadas podem oferecer PCs mais confiáveis a seus clientes e terão menor número de clientes com problemas de gerenciamento térmico.

Gerenciamento térmico

Os sistemas que usam processadores in a box precisam de gerenciamento térmico. O termo "gerenciamento térmico" se refere a dois elementos principais: um dissipador de calor montado corretamente no processador e um fluxo de ar eficiente no gabinete do sistema. A meta final do gerenciamento térmico é manter o processador ao nível da temperatura operacional máxima ou mais baixa.

O gerenciamento térmico adequado é alcançado quando o calor é transferido do processador para o ar do sistema, o qual é expelido para fora do sistema. Os processadores in a box para desktop são fornecidos com um dissipador de calor com ventilador de alta qualidade que transfere eficientemente o calor do processador para o ar do sistema. É responsabilidade do fabricante do sistema escolher o gabinete e os componentes corretos para garantir o fluxo de ar adequado no sistema.

Este documento contém recomendações para a obtenção de bom fluxo de ar no sistema e apresenta sugestões para melhorar a eficiência da solução de gerenciamento térmico do sistema.

Dissipador de calor com ventilador

Os processadores in a box são fornecidos em vários tipos de encapsulamento e se baseiam em vários soquetes:

  • Encapsulamento Flip Chip Land Grid Array - FC-LGA4, FC-LGA6, FC-LGA8, FCLGA10
  • Soquete LGA775 / soquete LGA1150 / soquete LGA1155 / soquete LGA1156 / soquete LGA1366

Todos os processadores Intel in a box para sistemas desktop são fornecidos com um dissipador de calor com ventilador e com um material de interface térmica pré-aplicado à base do dissipador de calor com ventilador. O material de interface térmica (TIM - thermal interface material) é fundamental para garantir a transferência de calor eficaz entre o processador e o dissipador de calor com ventilador. Confirme sempre que o material de interface térmica está aplicado corretamente antes de seguir as instruções do manual de instalação para a instalação do dissipador de calor do processador e do ventilador. Você pode também consultar este link para saber mais sobre a aplicação do material de interface térmica.

Os processadores in a box são fornecidos com um cabo do ventilador. O cabo do ventilador fornece alimentação para o ventilador quando conectado a um conector de alimentação montado na motherboard. Os mais recentes dissipadores de calor de processadores in a box com ventilador fornecem informações de velocidade do ventilador à motherboard. (Apenas as motherboards com circuito de monitoração de hardware podem usar o sinal de velocidade de ventilador.)

Os processadores in a box usam ventiladores de mancal de esferas de alta qualidade que fornecem um bom fluxo local de ar. Essa corrente de ar local transfere o calor do dissipador para o ar dentro do sistema. Mas a transferência do calor para o ar do sistema é apenas metade da tarefa. É necessário um fluxo de ar suficiente para expelir o ar do sistema. Sem um fluxo de ar constante através do sistema, o dissipador de calor com ventilador fará a recirculação de ar aquecido e, portanto, pode não resfriar o processador adequadamente.

Fluxo de ar do sistema

O fluxo de ar do sistema é determinado por:

  • Design do gabinete.
  • Tamanho do gabinete.
  • Local das aberturas de entrada e de saída de ar do gabinete.
  • Capacidade do ventilador da fonte de alimentação
  • Local do(s) slot(s) do(s) processadores.
  • Posição dos cabos e da placas adicionais

Os integradores de sistema precisam garantir o fluxo de ar adequado através do sistema para que o dissipador de calor funcione eficientemente. Ao selecionar subconjuntos e na montagem de sistemas, é importante dar a atenção adequada ao fluxo de ar para que o gerenciamento térmico seja correto e para que a operação do sistema seja confiável.

Os integradores usam vários fatores de forma básicos de gabinetes para sistemas desktop, como ATX ou microATX. Há também uma subcategoria de microATX que agora se chama mini-ITX e que foi desenvolvida pela Via Technologies para ser compatível com plataformas baseadas na tecnologia Intel.

A vantagem da mini-ITX é que ela permite uma redução do fator de forma abaixo do limite de gabinete de 8 litros. Se estiver interessado neste novo fator de forma, você pode saber mais sobre ele no site sobre Fator de forma. O nome do documento é Adendo do Mini-ITX versão 1.1 para a especificação de interface de motherboard microATX versão 1.2. Este documento contém o layout de componentes do sistema do gabinete mini-ITX. Ele contém também comparações de placas de sistema e comparações dos locais de orifícios de montagem entre os vários fatores de forma.

Nos sistemas que usam componentes ATX, o fluxo de ar é geralmente da frente para a parte traseira do gabinete. O ar entra no gabinete por aberturas de ventilação na parte frontal e é drenado através do gabinete pelo ventilador da fonte de alimentação e pelo ventilador traseiro do gabinete. O ventilador da fonte de alimentação expele o ar pela parte traseira do gabinete. A Figura 1 mostra o fluxo de ar.

A Intel recomenda o uso de gabinetes e motherboards com fator de forma ATX e microATX para o processadores in a box. Os fatores de forma ATX e microATX fornecem uniformidade do fluxo de ar para o processador e simplificam a montagem e a atualização de sistemas de desktop.

Os componentes de gerenciamento térmico do ATX são diferentes dos componentes do Baby AT. Nos gabinetes ATX, o processador está localizado perto da fonte de alimentação, e não perto do painel frontal do gabinete. As fontes de alimentação que empurram o ar para fora do gabinete fornecem um fluxo de ar adequado para dissipadores de calor com ventilador ativos. O dissipador de calor ativo do processador in a box resfria o processador de modo mais eficiente quando combinado com um ventilador de fonte de alimentação que expele o ar. Consequentemente, o fluxo de ar de sistemas que usam processadores in a box deve ocorrer da parte frontal do gabinete diretamente através da motherboard e do processador, e dali para as saídas de ventilação da fonte de alimentação. Os processadores in a box com um gabinete compatível com a especificação ATX revisão 2.01 ou mais recente é altamente recomendado. Para obter mais informações sobre os diferentes fatores de forma, visite o site Fator de forma. Uma lista de especificações de design pode ser encontrada na seção recursos para desenvolvedores.

Gabinete ATX tipo torre otimizado para o processador in a box com dissipador de calor com ventilador ativo

Uma diferença entre o gabinete microATX e o gabinete ATX é que o tipo e o a localização da fonte de alimentação podem variar. As melhorias de gerenciamento térmico que se aplicam ao gabinete ATX se aplicam também ao microATX. Para obter mais informações sobre o fator de forma microATX, visite o site do microATX. Uma lista dos fabricantes de gabinetes microATX pode também ser encontrada no site do microATX*.

É mostrada a seguir uma lista das diretrizes a serem seguidas para a integração de um sistema. São feitas referências a componentes ATX ou microATX quando necessário.

  • As aberturas de ventilação de ar do gabinete precisam estar em bom funcionamento e não devem estar presentes em quantidade excessiva: os integradores devem ser cuidadosos para não selecionar gabinetes que contêm aberturas de ventilação apenas decorativas. As aberturas de ventilação decorativas apenas aparentam permitir a entrada de ar no gabinete, mas nenhum fluxo de ar (ou um pequeno fluxo de ar) na verdade entra. Deve-se evitar também os gabinetes com aberturas de ventilação em número excessivo. Por exemplo, se um gabinete Baby AT tiver aberturas de ventilação grandes em todos os lados, então a maior parte do ar entra próximo à fonte de alimentação e sai imediatamente pela própria fonte de alimentação ou aberturas de ventilação próximas. Consequentemente, o fluxo de ar no processador e em outros componentes é muito pequeno. Nos gabinetes ATX e microATX, blindagens de E/S precisam estar presentes. Sem as blindagens a abertura de E/S pode permitir ventilação excessiva.
  • As aberturas de ventilação precisam estar corretamente localizadas: os sistemas precisam ter aberturas de entrada e de saída de ar adequadamente posicionadas. O melhor local para as aberturas de ventilação é aquele que permite que o ar entre no gabinete e flua por um caminho através do sistema e sobre vários componentes e diretamente sobre o processador. As posições específicas das aberturas de ventilação dependem do tipo de gabinete. Na maioria dos sistemas de desktop Baby AT, o processador está localizado perto da parte frontal, portanto aberturas de entrada de ar no painel frontal funcionam melhor. Em sistemas Baby AT tipo torre, aberturas de ventilação na parte inferior do painel frontal funcionam melhor. Nos sistemas ATX e microATX, as aberturas de ventilação devem estar presentes tanto na parte frontal inferior como na parte traseira inferior do gabinete. Além disso, em sistemas ATX e microATX, precisam ser instaladas blindagens de E/S para permitir a circulação de ar correta no gabinete. Se não houver uma blindagem de I/O, o fluxo de ar ou a circulação do ar dentro do gabinete pode ser mudada.
  • Direção do fluxo de ar da fonte de alimentação: A fonte de alimentação precisa ter um ventilador que puxe o ar na direção correta. Na maioria dos sistemas ATX e microATX, as fontes de alimentação que atuam como exaustor de ar, puxando o do sistema, funcionam mais eficientemente com dissipadores de calor com ventilador ativos. Na maioria dos sistemas Baby AT, o ventilador da fonte de alimentação age como um exaustor de ar, expelindo o ar do sistema para fora do gabinete. Algumas fontes de alimentação vêm com as indicações sobre a direção do fluxo de ar. Use a fonte de alimentação correta de acordo com o fator de forma do sistema.
  • Capacidade do ventilador da fonte de alimentação: As fontes de alimentação de PCs contêm um ventilador. Dependendo do tipo de fonte de alimentação, o ventilador puxa o ar para dentro do gabinete ou expele o ar do gabinete. Se as aberturas de entrada e de saída de ar estiverem corretamente posicionadas, o ventilador da fonte de alimentação pode puxar uma quantidade de ar que é suficiente para a maioria dos sistemas. Em alguns gabinetes nos quais o processador esquenta muito, a troca da fonte de alimentação por uma com um ventilador de maior capacidade pode melhorar muito o fluxo de ar.
  • Ventilação da fonte de alimentação: uma vez que quase todo o fluxo de ar passa através da fonte de alimentação, ela precisa ser bem ventilada. Selecione uma unidade de fonte de alimentação com saídas de ar grandes. As grades finas de segurança oferecem muito menor resistência ao ar que as saídas de ar cortadas na parede de metal da unidade de fonte de alimentação. Roteie os cabos das unidades de disquete e dos discos rígidos de modo que eles não bloqueiem as aberturas de ar de fonte de alimentação dentro do gabinete.
  • Ventilador do sistema - ele deve ser usado? Alguns gabinetes podem conter um ventilador de sistema (além do ventilador da fonte de alimentação) para facilitar o fluxo de ar. O ventilador do sistema é tipicamente usado com dissipadores de calor passivos. Com dissipadores de calor com ventilador, entretanto, os ventiladores de sistema podem produzir resultados mistos. Em alguns casos, o ventilador do sistema melhora o resfriamento do sistema. Mas às vezes um ventilador de sistema recircula ar quente dentro do gabinete, reduzindo o desempenho térmico do dissipador de calor com ventilador. Quando se usa processadores com dissipadores de calor com ventilador, em vez de adicionar um ventilador de sistema, a melhor solução é geralmente trocar a fonte de alimentação por uma outra que tenha um ventilador mais poderoso. Um teste térmico com e sem o ventilador de sistema determinará qual configuração é a melhor para o gabinete específico.
  • Direção de fluxo de ar do ventilador de sistema: quando usar um ventilador de sistema, certifique-se de que ele se force o ar na mesma direção do fluxo de ar geral do sistema. Por exemplo, um ventilador de sistema em um sistema Baby AT age como um ventilador de tomada de ar, puxando ar adicional a partir das entradas de ar na frente do gabinete.
  • Proteção contra pontos quentes: um sistema pode ter um intenso fluxo de ar, mas ainda assim ter "pontos quentes". Os pontos aquecidos são áreas dentro do gabinete significativamente mais quentes que o resto do ar do gabinete. Tais áreas podem ser criadas pelo posicionamento incorreto do ventilador de exaustão, de placas de adaptadores, de cabos ou de suportes e subconjuntos de montagem do gabinete que bloqueiam o fluxo de ar dentro do sistema. Para eliminar pontos quentes, coloque ventiladores de exaustão onde necessário, reposicione as placas de altura normal ou use placas de meia altura, roteie e amarre os cabos e crie espaço em volta e sobre o processador.

Teste térmico

As diferenças de motherboards, de fontes de alimentação e de gabinetes afetam a temperatura de operação dos processadores. O teste térmico é altamente recomendável no começo do uso de um novo produto e quando se escolhe uma nova motherboard ou um novo fornecedor de gabinete. O teste térmico pode mostrar ao integrador se uma configuração específica de fonte de alimentação, gabinete e motherboard fornece o fluxo de ar adequado para processadores in a box Intel.

O teste com as ferramentas de medição térmica adequadas pode validar o gerenciamento térmico ou demonstrar a necessidade de gerenciamento térmico aprimorado. A verificação da solução térmica para um sistema específico permite que os integradores minimizar o tempo de teste e acomodar um aumento de demanda térmica no caso de atualizações feitas pelo usuário no futuro. O teste de um sistema padrão e de um sistema com upgrades fornece confiança de que o gerenciamento térmico será aceitável durante toda a vida útil do sistema. Os sistemas com upgrade podem conter placas adicionais, gráficos com maior consumo de energia ou discos rígidos que funcionam a uma temperatura mais alta.

O teste térmico deve ser feito em cada configuração de motherboard / fonte de alimentação / gabinete, usando os componentes que dissiparem a maior quantidade de energia. Variações na velocidade do processador, nas soluções de gráficos, etc. não exigem testes térmicos adicionais se o teste original for feito com a configuração de dissipação máxima de potência.

Resumo

Todos os sistemas de desktop baseados em processadores in a box da Intel precisam de gerenciamento térmico. Os processadores in a box têm dissipadores de calor com ventilador de alta qualidade que oferecem um excelente fluxo de ar local. É responsabilidade do integrador garantir o gerenciamento térmico adequado do sistema, selecionando o gabinete, as motherboards e as fontes de alimentação que fornecem fluxo de ar adequado através de todo o sistema. Algumas características específicas do gabinete que afetam o fluxo de ar no sistema são o tamanho e a intensidade do ventilador da fonte de alimentação, a ventilação do chassi e ventiladores de sistema adicionais. O teste térmico deve ser feito em cada combinação de motherboard / fonte de alimentação / gabinete, para verificar a solução de gerenciamento térmico e garantir que o processador in a box funciona abaixo de sua temperatura máxima de operação.

Isto se aplica a:

Processador Intel® Celeron® para desktop
Processador Intel® Core™ i3 para portáteis
Processador Intel® Core™ i5 para desktop
Processador Intel® Core™ i7 para desktop
Processador Intel® Core™ i7 Extreme Edition
Processador desktop Intel® Core™2 Duo
Processador Intel® Core™2 Extreme
Processador Intel® Core™2 Quad
Processador Intel® Pentium® 4 Extreme Edition
Processadores Intel® Pentium® 4
Processador Intel® Pentium® D
Processador Intel® Pentium® Extreme Edition
Processador Intel® Pentium® para desktop

ID da solução: CS-030609
Modificado em: 14-nov-2014
Criado em: 29-jun-2009
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