Chłodzenie – odbiór ciepła
Prawidłowe chłodzenie karty graficznej jest elementem zapewniającym nie tylko niezawodną i stabilną pracę, ale również założoną wydajność. Źle chłodzony procesor graficzny przegrzewa się, co nie tylko spowalnia jego pracę, ale może prowadzić do jego uszkodzenia. Jeśli problem ten dotyczy podzespołów mocy, to nie są one w stanie dostarczyć stabilnego napięcia i karta podczas pracy może się zawieszać lub dławić. Dobry system chłodzenia niezbędny jest podczas overclockingu, czyli celowego zwiększania szybkości pracy podzespołów w celu uzyskania wydajności wyższej od nominalnej.
W droższych kartach dwoma elementami systemu chłodzenia, które przylegają bezpośrednio do chłodzonych elementów karty graficznej, są ramka systemu chłodzenia oraz lita płyta bazowa. Ramka to płaski, metalowy kształtownik, zapobiegający z jednej strony wyginaniu się płytki drukowanej, a z drugiej przylegający do układów pamięci i tranzystorów mocy i odprowadzający bezpośrednio z nich ciepło wprost do radiatora.
Ramka systemu chłodzenia to też element konstrukcyjny, do którego przymocowywany jest radiator. Aby zapewnić niższe temperatury pracy tranzystorów mocy i modułu PWM (Pulse-Width Modulation), w miejscach styku ramki z tymi podzespołami karty często wykonuje się tak zwane mikroużebrowanie, ułatwiające rozpraszanie ciepła, zwłaszcza jeśli dany obszar ramki nie styka się z radiatorem systemu chłodzenia. W tym miejscu warto wyjaśnić, że regulator PWM to moduł odpowiedzialny za sterowanie pracą poszczególnych faz zasilacza impulsowego, który dostarcza napięcie do procesora graficznego. Regulatory PWM używane są również na karcie graficznej do regulacji prędkości obrotowej wentylatorów, ale akurat te moduły nie wymagają dodatkowego chłodzenia.
Aby w znaczący sposób przyspieszyć odprowadzanie i rozpraszanie ogromnych ilości ciepła, które oddawane jest przez procesor graficzny, w najwydajniejszych kartach stosuje się metalowy (najczęściej wykonany z niklowanej miedzi) element – płytę bazową. Jej zadaniem jest odbieranie ciepła z powierzchni układu graficznego, skąd następnie przenoszone jest ono do przymocowanych lub wbudowanych w płytę bazową ciepłowodów.
Zarówno w wypadku płyty bazowej, jak i ramki systemu chłodzenia w miejscu ich kontaktu z układami i podzespołami karty dociska się element chłodzący i nanosi cienką warstwę pasty termoprzewodzącej lub przykleja taśmę termoprzewodzącą. Ich zadaniem jest zapewnienie jak najlepszej styczności pomiędzy powierzchnią płyty lub ramki a obudową układu scalonego. W ten sposób znacząco poprawia się współczynnik przewodzenia ciepła i tym samym zwiększa szybkość jego odprowadzania z podzespołów karty do systemu chłodzenia.
Ciepłowody, czyli efektywny transport ciepła
Ciepłowody (ang. heat pipes) to metalowe, najczęściej miedziane rurki wypełnione cieczą (amoniak, aceton, eter lub freony), służącą do szybkiego i wydajnego transportu ciepła. Ciepłowody umożliwiają przekazywanie znacznych jego ilości przy niewielkiej różnicy temperatur z gorących elementów karty (np. układu graficznego) wprost do radiatora.
Podgrzanie jednego końca ciepłowodu sprawia, że znajdująca się w nim ciecz szybko odparowuje, odbierając przy okazji podgrzewające ją ciepło. Następnie opary te wędrują do zimniejszej części rurki, gdzie skraplają się na chłodniejszych ściankach. Skroplona ciecz spływa po ściankach do cieplejszej części ciepłowodu, gdzie ponownie odparowuje i cykl się powtarza. Co ważne, efektywność przenoszenia ciepła przez związek chemiczny w rurce jest znacznie wyższa niż w przypadku przenoszenia ciepła bezpośrednio przez ciała stałe, stąd tak duża popularność tego rodzaju chłodzenia w kartach graficznych.
W kartach graficznych stosuje się zwykle ciepłowody o średnicy od 8 do 12–15 mm. Coraz częściej styk rury cieplnej z płytką bazową jest spłaszczony, aby zmaksymalizować efektywność odbioru ciepła z układu graficznego. Producenci stosują też metodę polegającą na upakowaniu i ściśnięciu w miejscu kontaktu z płytką bazową końcówek kilku ciepłowodów.
