为了要加强Raspberry Pi 4的散热效果,Raspberry Pi基金会推出了能够搭配官方4外壳的风扇组件,有助于让系统的运行更加稳定。
Raspberry Pi基金会的软件工程总监Gordon Hollingworth在博客贴文中,分享了Raspberry Pi 4风扇的信息与开发经验,这款风扇有2个设计诉求,分别为能在任何使用条件下提供处理器充分的散热能力,以及尽量减少对现有配件的修改需求,来降低安装的困难度。
Gordon表示自己没有开发散热系统的经验,所以决定使用外卖餐盒的容器开发第一款原型,他将容器做成导风罩,从以太网络端子的位置吸入空气,并吹向处理器,但效果并不太理想。
于是Gordon拜托朋友通过计算流体力学的方式,模拟气体在机箱内的流动,发现流动最快的空气与处理器的距离很远,显示的风扇位置很重要,另一方面模拟结果显示因为风扇的吸气端和吹气端之间存在压力差,造成大多数空气停留在风扇内旋转,于是他决定进行在机箱上多开一些透气孔的实验,但效果也不是很理想。
最后Gordon才想到能够将整个I/O端子的部分作为进气口,通过从USB、以太网络的抽气,可以在不改动上盖的情况下达到理想的冷却效果。
接下来的工作就是微调导风罩,结果这个任务超简单,只需通过纸板将机箱隔为两半,就能将空气直接引向处理器。
Gordon最初使用餐盒容器开发原型。
在计算流体力学的协助下,发现这样的机构设计并不理想。
空气的流动大多集中在风扇内。
改良的设计仅使用纸板作为导风罩。
搭配风扇后可以让气流集中吹送至处理器的位置。
在Kinneir Dufort的协助下,最终方案选择以塑料材料制作导风罩。最终版设计的导风罩具有风扇用的螺丝锁孔,并可以直接通过卡楯固定于机箱上盖,因此整个安装过程相当简单。
根据Raspberry Pi基金会首席执行官Eben Upton的博客贴文,在处理器时脉为1.5GHz的情况下,打开4个处理器核心Linux核心编译的过程中,温度几乎不会超过摄氏70度(相较之下,安装机箱但无风扇的运行过程会达到80度),并可提供处理器超频至1.8GHz的超频空间。
最终设计以卡楯将塑料导风罩安装于机箱内部。
风扇组件具有风扇、导风罩、散热片等零件。
安装时需先将散热片装于处理器上。
然后将风扇与导风罩安装于机箱上盖。
最后将电源端子插入GPIO端子即可。
根据官方提供的测试数据,安装风扇的散热效果与裸机接近,而温度最高的组态为安装机箱但不安装风扇。
Raspberry Pi 4外壳加风扇组件现已开卖,售价约为合新台币260元,读者可以在官方网站的商品信息页面找到经销商资料。