Man nehme einen Leistungstransistor (Geschmackssache, ob FET oder bipolar) im TO220 Gehäuse. Das entspricht zwar nicht ganz der AMD Die Größe, läßt sich aber prachtvoll regeln und vor allem kann man den Sensor mit Wärmeleitkleber auf der Rückseite des Simulanten befestigen.
ACHTUNG! Nicht ohne Kühlung betreiben, sonst passiert genau das, was bei CPUs auch passiert: Der Halbleiter brennt durch.

Lötkolben und Konsorten sind völlig ungeeignet um eine CPU wärmetechnisch zu simulieren. Vie zu viel Sekundärkühlfläche.

Genaue Ergebnisse bekommst Du aber auch bei dieser Methode nur, wenn Du im Grobvakuum misst (in der Schule Vakuumexperimentiertisch ausleihen).

Grüße
Oldman Henrik

Als kleiner Nachtrag ein Beitrag, den ich in einem anderen Forum veröffentlicht habe:

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nachdem hier ja ständig die Diskussion um die mögliche Genauigkeit von Messständen dreht, sei der Gemeinde das Ergebnis meiner Experimente diesbezüglich nicht vorenthalten.Es ging mir darum, die Auswirkungen der Konvektion zu mindern, wenn nicht sogar zu eliminieren. Mein wirklich hochgenaues Messeqipment zeigt das zu erwartende gute linearen Verhalten jederzeit und immer wieder im bewegten Ölbad, Wasser ist auch noch kein Problem, in dem Augenblick wo Luft in irgendeiner Form am Messprozess beteiligt ist, sinkt die Messgenauigkeit erheblich. Das nervt.

Nun brauchen wir zur Leistungsbestimmung eines Wasserkühlkörpers ja nur die Temperatur des CPU-Simulanten und die Wassertemperatur. Also war es naheliegend, den störenden Lufteinfluss in der unmittelbaren Messumgebung durch (Grob-)Vakuum auszuschalten. Dann spielt an den sekündären Kühlflächen nur noch die Wärmeübertragung durch Strahlung eine Rolle und die läßt sich gut in den Griff bekommen (außerdem sowieso vernachlässigbar).

Klappt das auch in der Praxis? Ja !



Zur Messung wurde ein Kupferblech von 100x60x5 mm durch einen CPU-Simulanten aufgeheizt, der von einem Wasserkühlkörper gekühlt wurde. Neben dem KK wurden mit Wärmeleitkleber zwei ausgemessene Sensoren befestigt. All das kam dann unter die Vakuum.Glocke, die Temperstür des Kupferblechs wurde auf knapp 21°C eingeregelt (in etwa der Raumtemperatur entsprechend). Sensorleitungen Stromversorgungsleitungen sowie Wasserschläuche weden hermetisch abgedichtet ins Gehäuse geführt.

Nach Erzeugung eines Unterdruckes von 400 mBar liefern die Sensoren herrlichen Paarlauf, wie ich ihn auch im bewegten Ölbad so noch nicht hinbekommen habe. Bei Normaldruck stellen sich dann wieder die gewohnten chaotischen Abweichungen ein.

Natürlich ist das alleine noch kein Allheilmittel gegen Messungenauigkeiten, es wird aber ein übler Störenfried nahezu gänzlich ausgeschaltet (gutes Messequipment vorausgesetzt).

Ebenso klar sollte sein, daß solche Ergebnisse nicht 1:1 auf das real existierende System übertragen werden können, über die Leistungsfähigkeit von Wasserkühlkörpern lassen sich damit aber wirklich sehr präzise Aussagen machen.

Ich arbeite daran, diesen Modellversuch in einen halbwegs preiswerten Wasserkühlungstester umzusetzten. Die Vakuumeinrichtung lässt sich auch wesentlich preiswerter realisieren, als das bei menem Laborinstrument der Fall ist (3500 EUR ist dann doch etwas viel).
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Also mich verwundert immer wieder, mit wie wenig Wissen und mit welch mangelhafter Ausrüstung wirklich anspruchsvolle Aufgaben angegangen werden.

Oldman Henrik

Zitat von »simon2minos«

Was passiert, wenn Du anstatt dem "Quasi"-Vakuum die Kühlkörper in etwas dämmendes einpackst. Das würde die Konvektion doch auch behindern.

Die Frage wird immer wieder (aus einsehbarem Grund) gestellt ;D.

Leider hilft das "Einpacken" nichts. Die Reaktionen werden zwar etwas träger, der Ungenauigkeitsfaktor bleibt aber gleich. Bitte bedenke: im zweiten Teil der Messung war die Messeinheit ja auch durch die Glasglocke noch verdammt gut gegen übermäßige Verwirbelungen geschützt und der Raum war klimatisiert.

Praktisch spielen zwar die anderen Imponderabilien (Anpressdruck, Wärmezufuhr etc...) eine noch größere Rolle, das Experiment zeigt aber deutlich wie unsinnig es ist, irgendwelche Messergebnisse im zehntel oder gar 100derstel Bereich auszuweisen, insbesondere daraus eine Rangfolge abzuleiten.

Wenn es mir schon nur mit Mühe und Equipment für zigtausend EUR (nein, nicht mein eigenes) gelingt, Stück für Stück die Fehlerfaktoren zu reduzieren, gestanden Physiker und Messingenieure an solchen Aufgaben verzweifeln, sollte auch dem letzten "Heimwerker" klar werden, daß es durchaus möglich ist Tendenzen zu erkennen, aber unmöglich Genauigkeiten zu erreichen die +- 1,5K übersteigen.

Viele Grüße
Oldman Henrik

Zitat von »Blaine_the_Pain«

Wenn du nen TO220-Transi nimmst, dann könnteste dir doch aus Kupfer nen "DIE" feilen/fräsen, den du mit net hübschen kleinen M3-Kupferschraube und guter Wärmeleitpaste auf den IC aufbringst ....

Damit schaffst Du Dir einen weiteren Wärmeübergangswiderstand, der die Messung grob verfälscht, da er schlecht zu kontrollieren ist (einer meiner Hauptkritikpunkte am Inno Teststand). Es reicht schon der Unsicherheitsfaktor Wärmeübergang KK->Die an Ärgernis. Das sollte man nicht verschlimmbessern.

Mit den Abmessungen des TO220 oder TO247 oder auch SO93 kann man schon ganz gut leben. Das stellt praktisch einen Mittelwert zwischen P4 (oder AMD 64) und XPs dar.

Die hierdurch verursachten Unterschiede sind nach meinen Messungen bei Kühlern aller Bauformen vernachlässigbar.

Oldman Henrik

Zitat von »Sebastian«

Hallo,
könnt vielleicht diese variante funktinonieren, man nimmt ein Metallplatte mit zb. 10mm stärke und fräst davon 3mm ab und lässt ein quadrat in der größe des DIEs stehen, unter die Platte macht man nun 4 TO220 Transistoren --> irgendwelche Mosfets.

Leider keine gute Idee. Viel zu viel Sekundärkühlfläche um noch Aussagen über die Kühlerqualität treffen zu können. Da könnte man auch gleich eine Herdplatte nehmen. Was meinst Du wie da erst die Raumtemperatur in die Messung mit eingeht.

Liebe Kinder: Don't do that at home .

Grüße
Oldman Henrik

Ach Sebastian, Du hast bei Deiner Konstruktion doch nur Probleme. Das einzige wozu ein solcher "Teststand" taugen würde, wäre die Überprüfung des Stefan-Boltzmann Gesetzes.

1) Die Konvektion bekommst Du, egal wie Du das Ding einpackst, nicht in den Griff. Du verlagerst doch lediglich den Ort, an dem die Konvektion greift. Die Wärmeleitung zu den isolierstoffen bleibt Dir ja erhalten. Bitte bedenke: die Oberfläche deines Konstrukts verzwanzigfacht sich (moderat geschätzt) gegenüber dem Einzeltransistor.

2) Die Wärmeabfuhr durch Strahlung, bekommt hier einen völlig anderen Stellenwert. Rechne bitte mal aus, was bei 1cm^2 und bei 20cm^2 nach Stefan-Boltzmann an Wärme abgeführt wird und vergiss nicht, daß T^4 zum Ansatz kommt.
D.h. es gibt kein lineares Verhalten mehr. Das gibt es zwar strenggenommen auch bei nur 1cm^2 nicht, da darf man es aber vernachlässigen.

3) Deine schon fast kindliche Vorstellung Du könntest 4 Transistoren mit reproduzierbaren und berechenbaren Werten an einem Heizkörper befestigen, geht an jeder Realität komplett vorbei.

Sorry, aber freundlicher konnte ich das nun nicht mehr ausdrücken.

Oldman Henrik

So, noch mal hochgeholt um bildlich zu demonstrieren, wie ein "ordenlicher" CPU-Dummy aussehen kann:



Hier habe ich ein bipolaren Leistungstransistor im SOT-93 Gehäuse "zurechtgeschnitzt".

Grüße

Oldman Henrik, der gerade dabei ist, für verschiedene Zwecke Kühlerteststände zurechtzubasteln (die Welt besteht nicht nur aus Wakü ).

Zitat von »Sebastian«

@Henik
wie befestigst du den Transitor an dem Kühler damit man vergleichbare Ergebnisse bekommt? Kannst du davon vielleicht mal ein Bild machen oder ne kurzbeschreibung abgeben?

Auf die Schnelle ein Beispiel:



Das ist provisorisch zusammengelegt, es fehlt noch der Tempsensor und die zwischenn den 2 Plexiplatten angebrachten Drucksensoren. Natürlich könnte man genauso gut ein ausgedientes Mobo nehmen und das Heizelement in die Ausparung des Sockels montieren.

Die endgültige Fassung bekommt eine Multilochung für diverse Halterungen und die Grundplatte wird aus verwindungsfreiem 3 mm V2A bestehen.

Zitat von »Sebastian«

Welche Drucksensoren nimmst du, und wo platzierst du diese?

Da bin ich mir noch nicht sicher, ob ich kapazitative Sensoren oder Sensoren auf Widerstandsbasis einsetze.

Zitat

Die Drucksensoren sollten ja nur da sein um den Gleichen anpressdruck bei verschiedenen kühlern einzustellen, oder?

Eben. Letzlich kann man diese Spielerei auch weglassen, solange man sicherstellt, daß der Mindestanpressdruck überschritten wird.

Zitat

Zur Steuerung der Heizleistung müsste es ja reichen wenn man das mit einem reinen Rechenmodell macht.

Na das ist ja nun wirklich kein Akt. Beim bipolaren Transistor miss den im Emitterzweig fließenden Strom und multipliziere ihn mit der anliegenden Spannung. Da keine weiteren Widerstände außer der Kollektor-Emitter und Basis-Emitter Strecke des Transistors im Kreislauf vorhanden sind, fällt die Gesamte Leistung dort ab.
Regle über den Basisstrom auf den gewünschten Wert.

Zitat

Ich will des dan mit 16Bit PWM signalen machen, aus der zeit wo ich eingeschalten habe und der Gemessenen Spannung am Mosfet sollte sich dann relativ genau [....]

Das ist Quatsch mit Soße. Du denkst zu umständlich. Du willst einen linear analogen Effekt, also nimm gefälligst eine lineare Anordnung (siehe oben).

Zitat

Wie misst du die DIE Temperatur, bzw, aus was leistst du die Leistung des Kühlers ab, man kann ja das wasser mit einer Konstanten Temperatur in den Kühler fließen lassen und die Temp. Differenz messen zwischen zu und ablauf, was mir aber aufgrund der vielen Parmeter sehr ungenau erscheint, oder man misst die Temp. am DIE.
Nur wie will man wenn man ne Genaue Messung haben will einen genauen PT100 unter dem DIE platzieren das man noch eine Halbwegs aussagekräftige Relative Temp. hat, oder nimmst du auch nur NTCs?

Was ich hier nutze, werde ich nicht öffentlich machen. Was ich zu moderatem Preis bei ausreichender Genauigkeit empfehlen kann, ist ein Temperaturlogger wie z.B. LM 35 im TO92 Gehäuse. Der wird direkt mit Warmeleitkleber auf die Rückseite des Heiztransistors geklebt.

Die Differenztemperatur wird ganz einfach aus dem von diesem Sensor gelieferten Wert und der Wassertemperatur ermittelt. Auch in einer solchen Messanordnung handelt es sich um ein einschwingendes System, in dem die Wassertemperatur an allen Punkten nahezu gleich ist.

Um Einflüsse durch stark schwankende Wassertemperaturen zu minimieren kommt ein etwas komplizierteres Regelsystem aus Peltierelementen und Radiator zum Einsatz, daß es mir erlaubt die Wassertemperatur auf +- 0,2°C konstant zu halten. Das ist zwar Luxus, da der Rth über weite Bereiche bei derart kleinen Flächen konstant bleibt, aber wenn es denn geht, kann man solche Kleinigkeiten ja erledigen.

Im Aufbau sieht das aktive Kühl-Heizelement für den Wasserkreislauf so aus (erst ein Element bestückt):



und hier im unbelasteten und ungeregelten Testbetrieb:



Weiteres an Einzelheiten gibt es an dieser Stelle erst mal nicht. Genaue Schaltpläne wird es hierzu von mir nie geben. Das ist ein Beruf und Berufe sind unter anderem dazu da Geld zu verdienen. Anregungen und abgespeckte Versionen werden aber auf meinen Seiten veröffentlicht, wenn ich Zeit finde Lust habe und fertig bin .

Grüße
Henrik