Raspberry Pi 4 — это бесспорное обновление по сравнению с предыдущими компьютерами Raspberry Pi с точки зрения производительности, но за производительность приходится платить: повышенное энергопотребление и, следовательно, повышенное тепловыделение от SoC BCM2711B0 в его основе. Без какого-либо вторичного охлаждения термическое дросселирование происходит всего за три с половиной минуты.
К счастью, сообщество Raspberry Pi готово с решениями, такими как прокладка вентилятора Pimoroni или полностью пассивный радиатор, оба совместимы с последним многослойным дизайном корпуса Pibow компании и имеют достаточный зазор для поддержки использования большинства аппаратных средств, прикрепленных сверху (HAT). дополнения. Затем есть Ледяная башня, разработанная 52Pi и продаваемая через Seeed Studio, которая… ну, мы доберемся до этого.
Укрощение тепла
Для многих пользователей Raspberry Pi 4 отлично работает без дополнительного охлаждения. Проблема возникает, когда вы выполняете рабочую нагрузку, которая привязывает ЦП и/или ГП дольше трех с половиной минут. По прошествии этого времени SoC достигает своей верхней рабочей температуры 80 градусов по Цельсию, после чего он автоматически снижает тактовую частоту до 1 ГГц со стандартной 1,5 ГГц. Если рабочая нагрузка сохранится, SoC будет продолжать переключаться между работой на полной и пониженной скорости, пока не появится возможность снова остыть.
Чтобы получить устойчивую пиковую производительность, температура SoC должна поддерживаться ниже 80 градусов Цельсия. Существуют подходы к достижению этого — если исключить погружение его в минеральное масло или заливку сверху жидким азотом, в любом случае: принудительная конвекция, как в случае с прокладкой вентилятора Pimoroni, или увеличенная площадь поверхности, как с радиатором Pimoroni. Тогда есть ядерный вариант: объединение двух.
Ледяная башня приближается
52Pi Ice Tower вдохновлен сборками радиатора и вентилятора (HSF) в виде башни с одним стеком, которые доминируют на рынке настольных ПК. В распакованном виде из коробки, который включает в себя три прокладки из термоинтерфейса (TIM) на случай, если вам понадобится снять его и снова прикрепить в будущем, монтажные кронштейны и аксессуары для Raspberry Pi 4 и Raspberry Pi 3 Model B/ Модель B+, крохотная отвертка и маленькое, но полноцветное руководство — по сравнению с настольными аналогами он кажется совсем крошечным.
Однако после установки на Raspberry Pi Ice Tower кажется массивной. Возвышаясь над платой не менее чем на 60 мм, Ice Tower включает в себя единственную медную тепловую трубку диаметром 6 мм, изогнутую в форме буквы U, чтобы пройти через 26-реберный алюминиевый радиатор. простая фрикционная посадка. В основании U находится алюминиевый блок, который служит контактной пластиной для SoC, предназначенной для охлаждения, с тепловой трубкой, обеспечивающей непосредственный контакт в центре. Спереди находится 40-мм вентилятор из прозрачного пластика, почему-то оснащённый ярко-синими светодиодами.
Сама установка довольно проста: монтажный кронштейн, состоящий из двух частей, прикрепляется к основанию радиатора с помощью пары винтов, затем к Raspberry Pi крепятся четыре монтажные стойки. Затем радиатор и кронштейны опускаются на эти опоры и закрепляются четырьмя маленькими гайками перед тем, как два силовых кабеля для вентилятора — 5 В и заземление — подключаются к порту GPIO Raspberry Pi. Таким образом, для тех, кто хочет использовать ШЛЯПЫ, Ледяная башня не является простым вариантом: даже если вы готовы использовать кабель, чтобы физически убрать ШАПКУ с пути комично высокой Ледяной башни, силовой кабель в пути, если вы не хотите соединить его вручную.
Стандартная производительность
Если вы будете следовать инструкциям буквально, вентилятор Ice Tower будет работать от источника питания 5 В Raspberry Pi через разъем GPIO. Нет программного управления; в отличие от Pimoroni Fan Shim: вентилятор Ice Tower активен, пока есть питание на Raspberry Pi, как и его удивительно яркие синие светодиоды. Вентилятор, как обычно для башенных кулеров, настроен на проталкивание воздуха через пакет ребер, и его отчетливо слышно при работе.
При температуре окружающей среды 28 градусов по Цельсию, что почти на четыре градуса выше, чем при первоначальном тестировании Raspberry Pi 4 без дополнительного охлаждения, Ice Tower без проблем поддерживает охлаждение SoC: ни разу, даже ближе к концу прогона, Температура SoC, измеренная с помощью внутреннего датчика, превышает 46 градусов Цельсия. Это результат даже лучше, чем у Pimoroni Fan Shim, пиковая температура которого чуть ниже 55 градусов Цельсия в том же тесте. Светодиоды в вентиляторе, однако, увеличивают потребляемую мощность Ice Tower: вентилятор потребляет около 0,7 Вт по сравнению с 0,6 Вт вентиляторной прокладки, которая имеет только один программируемый пользователем RGB-светодиод.
Взгляд на Raspberry Pi 4 с Ice Tower, установленной под тепловизором, показывает существенную разницу с тем же Raspberry Pi без вторичного охлаждения. Вся плата — во всяком случае те ее части, которые видны под основной частью радиатора — заметно холоднее, даже несмотря на то, что поток воздуха проходит через пакет ребер и никогда не достигает печатной платы. Посыл ясен: охладите SoC, самый большой источник тепла на плате, и вы охладите весь Raspberry Pi.
Звук тишины
Хотя вентилятор Ледяной Башни не очень громкий, он может немного раздражать. Есть быстрое решение: вместо этого переместите красный кабель питания с контакта 5V на разъеме GPIO Raspberry Pi на контакт 3V3. Это снижает скорость вентилятора и, следовательно, его шум, а также яркость светодиодов за счет того, что меньше воздуха проходит через блок радиатора.
При напряжении 3,3 В Ice Tower по-прежнему справляется с десятиминутной интенсивной тестовой нагрузкой на ЦП и ГП. Хотя температуры, что неудивительно, выше, чем при работе вентилятора на полной скорости, они никогда не превышают 50 градусов Цельсия — намного ниже точки дроссельной заслонки SoC.
Однако для тех, кто жаждет абсолютной тишины, есть еще один вариант: полностью убрать вентилятор. Он крепится к радиатору Ice Tower четырьмя маленькими винтами и может быть быстро удален, оставив после себя только набор точек крепления, которые гордятся собственно стеком ребер.
Избежать троттлинга при полностью пассивном охлаждении непросто: радиатор Pimoroni не смог с этим справиться, хотя и храбро пытался: первые срабатывания дросселя были зафиксированы примерно через восемь с половиной минут постоянной нагрузки. Ледяная башня, благодаря значительно большей площади поверхности и общей массе, — это совсем другая история. Даже со снятым вентилятором Ice Tower поддерживала SoC намного ниже точки дроссельной заслонки с пиковой зарегистрированной температурой 68 градусов Цельсия. Этот впечатляющий результат свидетельствует о том, что пассивная Ice Tower может выдерживать даже длительные длительные рабочие нагрузки, а при расширенном тестировании температура SoC, измеренная с помощью внутренних датчиков, никогда не превышала 70 градусов Цельсия.
Нижняя линия
Ледяная башня 52Pi, несомненно, впечатляет, но у нее есть свои недостатки. Потеря разъема GPIO — это определенная проблема, так как размер радиатора означает, что вы вряд ли втиснете Raspberry Pi в любой из текущих корпусов на рынке. За 19,90 долларов США от Seeed Studio плюс доставка из Китая до тех пор, пока реселлеры за границей не заберут запасы, это дорогой вентилятор для компьютера за 35 долларов.
Светодиодные фонари также являются интересным выбором: было бы неплохо иметь возможность включать и выключать их отдельно от вентилятора, а программное управление вентилятором было бы дополнительным бонусом.
Есть несколько причин выбрать 52Pi Ice Tower, а не Pimoroni Fan Shim, который также обеспечивает достаточное охлаждение Raspberry Pi 4, чтобы избежать теплового дросселирования, даже при разгоне, но стоит вдвое дешевле и оставляет место для использования большинства HAT и чехлов. .
Если все, о чем вы беспокоитесь, — это наилучшая возможная производительность охлаждения, мало что может сравниться с 52Pi Ice Tower. Даже самые длительные рабочие нагрузки не заставят его вспотеть, а запаса мощности достаточно, чтобы справиться с разогнанным Raspberry Pi 4 или более теплой операционной средой. А если вам нужна тихая работа, радиатора с отсоединенным вентилятором достаточно, чтобы предотвратить дросселирование.
Кредиты изображений: Гарет Халфакри
Примечание редактора: в более ранней версии этой статьи говорилось, что в течение достаточно длительного периода времени дросселирование было неизбежным при использовании Ice Tower в пассивном режиме; расширенное тестирование показало, что это не так, и на открытом воздухе Ice Tower предотвратит дросселирование даже при многочасовых рабочих нагрузках.
