
体积3.64L的小型ITX机箱散热整改
今年过年回家,母亲说前几年我给他装的小电脑坏了。似乎每次回去都收到她这样的反馈问题,但我每次打开看也没找到什么问题,进bios设置一下启动项,还是能正常用。短期她也说好了,但过几个月又会坏。
今年我照例修好后,因为需要远程控制家里的电脑做工作/玩游戏,用她的电脑比较久。才发现真正的问题是:散热


当年我自己装好了也是跑了几个小时烤机测试的呀?可能因为我在浙江没供暖,冬天温度低所以测试没问题。也可能是年久失修硅脂老化散热恶化?
来分析成因,这种ITX小机箱,只有一个下压式CPU散热器,没有风扇强制内外空气进行热交换,同时因为体积过小所以内部空气热容量也不会高。
前每次正常维护好后,短时间烤机测试或者低负载的长时间用,都没有问题。但当我今年连续用高负载4小时,就会发现CPU温度持续95℃以上。甚至见过两次过热保护直接关机。
很明显之前几次我不在的时候它坏掉,应该都是过热自动保护。看意思同时硬盘启动项也会掉(可能是机箱内部整体过热,进而硬盘也自保护掉了。冷却后又能识盘,但启动项被顶下去了)不会配置BIOS的老人家就会认为电脑坏了。老家还有个20年前的ATX大机箱,把主板拆出来装进大机箱后再试就没问题了。持续烤鸡也就70℃。过年我连续的使用它一个多礼拜也没见问题。家里的问题就这样解决了。
小机箱就拿回自己家研究装电子垃圾玩,研究下如何整改它。回家后装入一个B75配E3-1225 V2。相当于3代i5四核,TDP 77W。配了个8年前的HP400,重新涂抹了硅脂。实测烤机整机能上100W,基本符合原故障的整机功耗。
机箱散热所需的气流通量可以使用如下公式进行计算

Q=1.76*100/20=8.8CFM
当然,这个值偏理想了,这种狭小体积开孔少的机箱风阻较大,没那么容易吹透,按经验乘个3差不多。也就是需要26.4CFM。这个量并不大,一般9CM风扇静音状态就能满足,这也是最十多年前常见的65W的散热器也就一个9CM小风扇的原因。
但显然,对于这款小机箱这个流通量也不够,最大的问题是风吹不出去。
改进方案1:顶部增加三个4010小风扇
我观察了下现有的这些孔洞,顶部大约能装三把40或者50风扇。手头有一些4010小风扇,单只流量估计有5到7CFM,装上三个试试。





撤载荷后让他待机散热,也花了较长的时间才把整体温度降下来。

可以把SSD温度曲线看做机箱内部空气温度,当持续满载CPU持续100℃撞墙,机箱内部积热能达到60℃。这个时候摸机箱,除了侧板进风口外,机箱整体都是热的。
分析原因,一个CPU下压风扇靠近侧板,大约能往内吸20到30CFM,而三个小风扇加一块满打满算也就是15CFM。也就是说进风>出风,空气会被强制挤入机箱,加热膨胀后又抽不出去,只能在机箱内部晃从缝隙挤出,自然还是积热的。看硬盘的温度曲线就能知道,机箱内部能达到60℃
改进方案2:拆除下压风扇改为侧抽风
既然保持下压,进风>出风。那么就把CPU风扇调转个方向,让CPU的9015风扇当做出风的机箱侧板。这样四个风扇总计大概有个35到45CFM出风量。并且把机箱上部侧部出风口都占了。冷风只能从机箱底部的孔洞和各处缝隙进,这样冷风会流经南桥、固态、CPU供电,最后经过CPU散热片才被抽出。


还是满载100多瓦。持续烤了很久,CPU还是能上95℃。但基本上95℃就是顶了,主板区域最高也就36℃。

虽然还是会持续90多℃,但这就是极限了,不会升高到100,也不会过热降频或者过热关机。触摸机箱吨数位置都是冷的。CPU温度还是较高大概是是因为风扇没有紧贴散热器鳍片,出风抽了很多冷空气出去,导致CPU散热效率没那么高。

但对于使用也是够了。撤掉负载后的温度回落也是干净利落的。CPU积热估计还和3代CPU是硅脂封盖有关,这些十几年的老CPU内部硅脂早干了。
改进方案3:开盖换硅脂
既然机箱内已经不积热,核心还是热爆。那么还是别偷懒,开盖换下硅脂。

十四年的CPU,硅脂早就干透了。
双侧硅脂都换好,再次烤机测试。基本能稳定在90℃

降低了10℃。也许后面有空在测量尺寸做个导风罩,强制让侧板风扇抽出的风更多的流经散热器鳍片还能再低一点。
最后猜猜这次整改谁成了MVP?
小机箱?4010风扇?9015风扇?换硅脂?都不是。是去年手搓的可调变压器


刚装完这个机器发现我手头没有12V的DC电源带的动他,现有的NAS的65W 12V电源都开不了机,USB PD诱骗12V 5A也不行。最后找了个150W 21.6V笔记本电源,配这手搓变压器才带起来。
两天测试下来这小玩意意外的稳定的跑了9A大电流,拔下来摸着也并不烫手,转换效率估计有92%甚至95%。这玩意mos管和大容量MLCC是从各种旧设备中拆的,电感是拿拆出来的漆包线重新绕的,电阻电容也都是以往工程里剩的。这个拿各种拆机物料凑出来的小DC-DC电源竟然这么稳,完全出乎意料