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2011年12月11日 星期日

Thermal Design Power (TDP)說明

在說明Thermal Design Power (TDP)之前,要先來講Thermal Resistance(熱阻)。

先介紹Thermal Resistance會用到的基本參數

1、Tj  (單位℃)
指的是PN junction的溫度,不懂PN junction是什麼沒關系,因為在應用上我們會把晶片表面溫度近似等於PN junction的溫度,所以只要把Tj認定是晶片表面溫度就可以了。這裡講的晶片不是指市面上所看的已封裝的IC,而是指IC內部的晶片。
2、Tc  (單位℃)
指的是IC表面的溫度。
3、Ta  (單位℃)
指的是環溫
4、θjc  (單位℃/W)
指的是晶片表面到IC表面的熱阻系數
5、θja  (單位℃/W)
指的是晶片表面到環境的熱阻系數
6、θca (單位℃/W)
指的是IC表面到環境的熱阻系數
7、Pd  (單位 W)
指的是功率

有這幾項參數就可以來說它們的關系式

Tj=θjc*Pd+Tc
Tj=θja*Pa+Ta
θja=θjc+θca


如上圖所示,深灰色的就是晶片,我們用紅色線代表晶片發熱(Pd),從晶片到IC表面就是θjc,從IC表面到環境就是θca。

用一個例子來說明
假設Pd=65W,Tj=150℃,環溫=25℃
θja=(150℃-25℃)/65W
θja=1.923℃/W

若此時的IC表面溫度是130℃
θjc=(150℃-130℃)/65W
θjc=0.3℃/W
 (以下就不在標示單位了懶得打了)
所以此時的θca=1.923-0.3=1.623

以上就是計算方法,只是要注意式子的平衡。

有遇過工程師把不同溫的兩條公式做等於

Tj=θjc*Pd+Tc
Tj=θja*Pa+Ta
Tj不同時兩條公式不能等於

好了,這些基本式會了之後,來講一些基本觀念
1、θjc只隨封裝改變
相同封裝的IC,θjc都是相似的(幾乎一樣)。
造成θjc不一樣的因素有
晶片尺寸:晶片尺寸造成封裝的膠體不一樣大
封裝材質:不同材質的導熱率不一樣

這時候大家應該有個疑問,為什麼市面上一樣封裝的IC標示的θjc都不一樣?
答案很簡單,大部份都是標示不正確的值

為什麼會標不正確的值?
這個問題就要把IC分為2類
1種是功率元件
另1種是非功率元件

功率元件因為要用較大的功率,所以標非的θjc會比較接近真實值
而非功率元件因為使用的功率是固定的,一但用超出功率都是IC固障的結果
所以廠商都直接標示在極安全的值。

所以實際上不會有人標示真正的值上去,都會保留一些。

接下來可以正式進入Thermal Design Power了

在這之前,先要說一件事
不管是Intel或是AMD
他們對TDP的定義都是在最糟的情況下的最大值
所以不會有

     AMD的最大功耗永遠比TDP小
       Intel的最大功耗永遠比TDP大
                                                           」
這種事。

最大功耗只會永遠比TDP小

簡單的講,Thermal Design Power就是設計θca

單只是CPU時,它的表面對環境的熱阻是θca,它會是一個不利散熱的值,若這時候的θca假設是80℃/W,這時候我們加一片散熱片上去


加上散熱片後,原本的θca會變成θca',因為被散熱片擋住了,所以θca'會更不利散熱,但是散熱片卻提供更好的散熱路徑,我們可以稱它θha,這時θca'是並聯θha。

在這篇文章中我省略了很多影響較小的參數,就像現在我也要把θca'省略掉一樣。



這時候剩下的就單純討論θha了

TDP值就是Intel或是AMD建議的θha值,但是TDP標示的單位是W,而θha的單位是℃/W,轉換的方法我們把數值帶進去就會很清楚了

就用這顆我超想要但是買不起的i7 2700K,它標示的Max  TDP 是95W,而Tcase就是Tc是72.6℃,我們拿這個溫度來假設是Intel不希望使用者超過的溫度,實際上以它的封裝來講θjc一定是導熱性良好,所以Tj與Tc的溫度一定很小,Tc最高應該不只這樣,用這樣的值來計算還算是可以。

接下來我們把數值帶入(環溫我們就用理想的25就好了)
Tc=θha*Pd+Ta
72.6=θha*95+25
θha=0.5℃/W
所以我們需要一個熱阻為0.5℃/W的散熱器

若環溫更高一點為 45℃的話
θha=0.3℃/W
在這樣的條件下,散熱器就需要用更好的。

網路上有許多人做了Intel與AMD CPU耗電量的比較,通常都是量測整台電腦的用電量,較少是單獨量測CPU的。
像這種量整台電腦的都只是量心酸的,不同的電源供應器,不同的主機板,電源的轉換效率曲線都不一樣,就算是兩家的CPU能用同一電源供應器,同主機板,完全一樣的硬體,除非兩家的CPU耗電完全一樣,不然電源的負載效率曲線也不一樣,量出來的只是看得出差異的近似值而以。

所以要比只有兩家CPU用完全一樣的硬體,比較才有意義,但這不可能。
真正要比,最簡單的方法是拿一樣的散熱器,然後都量銅導管的溫度來比(我隨便講個測量點,請有心要量的自行依清況應變),這樣就能簡單的比出耗電的差異,但要比出耗電量就只能使用專用的儀器比了。

要注意一點,主機板的測溫器不準,要用適合的溫度計量。

2011年11月29日 星期二

搶救IBM筆電風扇

最近同事的老IBM筆電的風扇壞了,我幫他換了IC讓它起死回生,繼續服務。



首先先把風扇拆了


看它的PCB電路是用Hall + Driver的結構

再來把定子拆下來


PCB換上新的,不同機種,將就著用。

定子跟PCB的腳位是不合的,鑽了兩個泂來套定子。

開始施工,跳了不少線,因為鑽的泂剛好弄斷了不少線


好了,完工,換上All in One的IC

測試一下,會轉了,哈哈

完工圖

後記:
同事拿回去後發現不能開機,後來整台NB帶過來給我看,原來IBM的FG Pull high電阻不在主機板上,需要自已接在風扇內,與市面上大宗不一樣。
我再幫他加個Pull high電阻就能正常使用了。

2011年11月24日 星期四

WD綠標2T、就這樣掛了

用不到1年的WD綠標2T就這樣掛了






歷年來所以有照片都在裡面,都還沒備份。

原本想說新硬碟,晚一點再慢慢整理那些照片,這樣可好了,不用整理了。

真是心痛。

後來送回捷元檢修,換了一顆回來。

2011年9月7日 星期三

【開蓋】AcBel康舒R88-500W

有機會拿到一個價值5000元的高級電源來拆80Plus銀牌,我可是從來都沒買過這麼貴的。
不了解80Plus銀牌的可參考教你看電源供應器規格

2011年9月5日 星期一

教你看電源供應器規格

市面上的電源供應器規格那麼多,很多人都不知道要如何選擇適合自已的電源供應器,看不懂沒關系,酷胖講給你聽。

2011年8月3日 星期三

CM 690 II Advanced使用心得


原本我是用一個小小的機殼,只放能放一個硬碟,前些陣子硬碟爆了,只好向女王申請了2T硬碟及(酷媽)CoolerMaster CM 690Ⅱ Advanced,女王當時心情很好就批準了,我當然是不會放過這樣的機會,速速下單~~~Y拍便宜已經不重要了,快速到貨才是王道PXhome 24H。