Le sujet de notre TPE consiste en une étude d'un système quelconque de refroidissement, nous allons dans cette partie donner un exemple concret d'une étude d'un système particulier : le système radiateur-ventilateur d'un microprocesseur.

  Pour commencer cette étude il nous faut d'abord nous intéresser au dégagement calorifique de la source. Pour cela utilisons la formule de Matrix qui nous permet de connaître la dissipation en watt du processeur. Cette formule s'écrit :

Dissipation thermique = Fréquence réelle * (Tension du processeur)² * constante

  Ce sont donc ces trois paramètres qui influe sur la chaleur dégagée par le processeur : sa fréquence (important lors d'un overclocking), la tension à laquelle il est soumis (environ 2V en règle générale) et une constante qui varie selon les processeurs.

    Nous étudierons ici un processeur AMD Athlon XP2000+ qui fonctionne à la fréquence de 1600Mhz, soumis à une tension de 1,6 V, et dont la valeur de la constante est d'environ 0.015 (sans unité). Comme la constante et le voltage reste inchangé au cours de l'étude on peut simplifier la formule.

   Dissipation thermique = f * (1,6)² * 0.015 = f * 0.0384

  On peut tracer une courbe de la chaleur dégagée en fonction de la fréquence du processeur.

  Prenons maintenant en compte, la valeur de la puissance dissipée à la valeur de fonctionnement normale du processeur: Pour 1666MHz on a 63,97W dissipée. Vérifions la réalité de ce résultat grâce au logiciel CPU Power qui permet de connaître cette valeur.

On constate que pour le type de processeur que l'on étudie, la puissance dissipée doit être de 60,3W dans les conditions de l'étude, valeur qui est proche de celle que nous avons trouvé précédemment.

  Nous connaissons maintenant la puissance dissipée par notre processeur. Il nous faut maintenant déterminer quel type de système allons nous utiliser pour refroidir ce composant. Pour cela appliquons la loi d'Ohm thermique à l'intérieur de notre système, sachant qu'il ne faut pas que la température du processeur excède les 50°C et que l'on prendra 20°C pour la température ambiante.

La loi d'Ohm thermique s'écrit :   Rth = (Tmax-Tamb)/Pd

-Rth: la résistance thermique du composant à utiliser pour diminuer la température du système en °C/W ;  -Tmax: température à ne pas dépasser(50°C);  -Tamb: température ambiante(20°C);  -Pd: puissance dissipée par le processeur.

donc                           Rth = (50-20)/63,97 = 0.46°C/W

Il nous faut donc utiliser un système de refroidissement possédant au moins une résistance thermique de 0,46°C/W, sachant que plus la Rth du système est petite, plus elle diminue la température du processeur. Comme nous avons vu précédemment dans l'étude du système radiateur ventilateur que ce système a une résistance thermique d'environ 0,40°C/W, il est donc approprié ici pour le refroidissement du processeur.

Vérification de la fiche technique d'un radiateur ventilateur

Il faut noter que l'on néglige la résistance technique entre le processeur et le radiateur et que certaines valeurs sont légèrement faussées par les conditions expérimentales.