Система охлаждения видеокарты с элементом Пельтье своими руками

Статья прислана на конкурс Летний АвторRUN!



Эта история имеет множество поучительных моментов, начиная от "бесплатного сыра" в известном месте и заканчивая тем, что любую проблему все-таки можно решить.


Попавшие мне в руки видеокарты XFX 7600 GS вызвали бурю эмоций.



Поначалу воображение распаляла возможность получить SLI-режим на тогдашней ASUS P5ND2 (nForce4 IE SLI). И действительно, открывшиеся взору картинки любимых игр пестрели невиданными ранее деталями и эффектами. Вдруг через пару часов обнаружилось странное мельтешение на части экрана, а затем и выпадение текстур. Температуры ГП лежали в пределах 60 градусов, и опасений вроде не вызывали. Танцы с бубном, драйверами и вентиляторами не принесли серьезного результата (как и попытка установки Vista — с ней было еще хуже, поддержка там SLI хромает на обе лапы). Поиски в Интернете натолкнули на мысль о деградации памяти, а анализ напряжений показал, что вместо 1,8 вольта имеют место все 2,0. Данное отклонение было замечено на трех экземплярах видеокарт, и, скорее всего, является установленным самой XFX значением (для GS-версии оно непонятно зачем). В одной из статей был обнаружен метод вольтмода, в том числе и обратного, для чипов памяти. Что тут же и было сделано посредством карандаша. Ура, все заработало! Но что-то подспудно продолжало тревожить. И не напрасно… Поскольку все это происходило зимой, я приоткрыл балкон, и температура упала. А что будет, когда на улице потеплеет?

Что же будет летом? Этот вопрос не давал покоя. Охлаждать водой такие видеокарты не хотелось, уж больно непропорционально производительности увеличивалась стоимость всей видеоподсистемы, и без того не особо дешевой…

Как-то при установке на работе автомобильного холодильника-разогревателя меня заинтересовал принцип его работы. Щелк - и охлаждает, щелк - греет. Называется эта штука модуль Пельте. Порывшись в Интернете, я разобрался, что это такое. Чуть позже мне посчастливилось найти ее на Караваевых Дачах.

Итак, я приобрел сей девайс и включил его для проверки: -8°C на одной стороне и - ой, горячо! - на второй. Срочно ко второй стороне был прикреплен процессорный радиатор с кулером, и вся конструкция водружена на видеокарту. Однако чуда не произошло. Мало того, ухудшилось охлаждение видеочипа, к тому же громоздкая конструкция заняла не только соседний слот PCI, но и затруднила доступ ко второму PCI-E. Нет, так не пойдет.

Просмотр форумов выявил подобные проблемы у других экспериментаторов. Лишь в одном случае проскользнул удачный результат, но информации было мало. Изучение обзоров показало, что существуют промышленные образцы с регуляторами тока, как для видеокарт, так и для процессоров. Но ведь как-то сделали же? В одном из описаний значилось примерно следующее: "Контактная подошва из обработанной меди". Ага, а ведь теплоемкость керамики самого модуля действительно никакая! Нужен теплоаккумулятор, лучше всего тоже медный. Однако попытка изготовить его самостоятельно из двухмиллиметровой медной пластины успеха не принесла. Контакт с девятью микросхемами одновременно обеспечить не удавалось — то GPU не касался, то микросхемы памяти.

Решено было фрезеровать выемку под GPU, и не в меди, а в алюминии (не нашлось материала, удовлетворяющего требованиям). Все отдано токарю, но как раз в это время на улице потеплело. Море обид от детей: папа запрещает играть. Тогда возникло решение временно отказаться от дополнительного охлаждения видеоядра и бросить все усилия на память. Буквально за несколько часов была собрана следующая конструкция:



Пластина, не сильно погнутая при резке, нормально легла на чипы:



Внешнее питание около 7 В (подключать к штатному БП как-то не рискнул) позволило снизить температуру до 10 градусов, и артефакты пропали. Второй PCI?E стал недоступен, но комфортность работы восстановлена:



Задержки с проточкой пластин подвигли на еще одну попытку самостоятельной сборки полной пластины, не приведшую к успеху. Наборной переходник даже при 15 вольтах не обеспечивал достаточного охлаждения в 3D-режимах, а в 2D начиналось выпадение конденсата.



Хоть это и дистиллят, но вроде бы от воды отказались еще в самом начале. :) Попутно был собран элементарный автоматический регулятор тока, правда, чуть мощнее, чем для вентиляторов компьютера (схемами подобных устройств богаты все оверклокерские сайты). На него возложена задача изменять подводимое к элементу Пельтье напряжение в зависимости от температуры пластины (где-то 15 градусов по датчику тестера). От регулировки оборотов самого вентилятора было решено отказаться, вторая сторона сильно греется в любом случае.

Раздельное охлаждение проработало порядка 10 дней до тех пор, пока не были наконец получены проточенные пластины. Радиаторы охлаждения модуля Пельтье приобретены на тех же Кардачах за совсем смешную цену. Вентилятор от старой видеокарты пылился давно, и после смазки подошел в одну из проточек радиатора. Все компоненты в наличии.



В процессе сборки контролировался хороший контакт со всеми чипами, а также с обеими сторонами элемента Пельтье. В качестве термопрокладки применен поролон, стяжные болты изолированы пластиковыми шайбами, чтобы не передавали тепло на охлаждающую пластину. Сама пластина тоже обклеена по максимуму, зачем охлаждать остальные компоненты и окружающий воздух? Установка требует аккуратности, чтобы не снести какие-нибудь детали самого видеоадаптера.



Проверка работы показала температуру около 0 градусов на поверхности пластины:



Да и вся система в сборе имеет, в отличие от предыдущих, довольно товарный вид:



При этом доступ к остальным портам PCI свободен. Хочется предупредить, что весит эта конструкция немало, желательно соблюдать аккуратность при установке и чем-нибудь ее подпереть, дабы не оторвать слот. Водружаем в системник и пробуем, что же у нас получилось.



Питание охлаждающей системы осуществляется от отдельного источника с таймером задержки выключения вентилятора модуля. Не хотелось даром греть системник, благо многие пользователи иногда страдают забывчивостью (как-то охлаждение простояло включенным всю ночь). Источник питания обеспечивает ток около 10 А для двух видеоадаптеров в SLI-режиме.

После включения я проследил некоторое время за температурой:



Помня о больной памяти, оставляем ее в покое и, потирая руки, обращаем свой взор на графический процессор. Без перепрошивки BIOS частоту удалось поднять лишь до 500 МГц от штатных 400 МГц. После обновления BIOS’а видеокарты разгон продолжен. Обратите внимание на скорость заполнения:



Подкинем еще:



Включим мониторинг температуры и запустим 3DMark06. Результаты меня удовлетворили:





Температура по окончании теста тоже:



В течение минуты она вернулась к 29 градусам.

Конечно, постоянно работать в таких режимах не стоит, и разгон графического процессора впоследствии был сброшен до 525 МГц. Стоимость конструкции не превышает 10 у.е., что с учетом возлагаемых на нее обязанностей радует, эффективность проверена майской и июньской жарой в Киеве, когда воздух в квартире прогревался вечером до 30 градусов. Полученные результаты показали достаточную эффективность собранной системы и ее право на жизнь наряду с другими. Каталог модулей Пельтье, найденный в Интернете, показал, что использовался 45-Ваттный модуль с максимальным напряжением питания 15,5 В. Ток при старте не превышал 5 ампер. Существует несколько типов модулей с максимальной отдачей до 70 Ватт, правда, рабочее напряжение у них уже 28 вольт. В отношении легкости изготовления и надежности система не уступает водяным (считающимся в народе панацеей от всех бед), а возможность получения небольших отрицательных температур позволяет получить более высокие показатели разгона. Скорее всего, будет предпринята попытка разгона процессора GeForce 7600GS до частоты 700 МГц уже с вольтмодом - интересует зависимость производительности от пропорции GPU-память. А также заказана новая медная пластина для GeForce 8600GT для проверки разгона этой видеокарты. Соглашусь с тем, что большинству пользователей такие эксперименты не нужны. Да и меня к ним подвиг только обнаруженный дефект. Но полученный опыт позволяет использовать модули Пельтье для охлаждения других элементов системы. Возможно, эта статья позволит кому-то избежать моих ошибок и улучшить полученные результаты. Ну и, естественно, за неудачные эксперименты ответственен только экспериментатор.


Оверклокинг. Только слепой не увидит различий!