فناوری خنک کننده بخار در گوشی های هوشمند

خنک‌کننده بخار، یکی از پرکاربردترین فناوری‌های به کار رفته در گوشی‌های هوشمند است و کار آن، دفع گرمای بیش از حد تولید شده در زمان های اوج ترافیک کاری می باشد. برای آشنایی بیشتر با نحوه ی عملکرد خنک کننده تا پایان مطلب با های فن تک همراه باشید.

هنگامی که ما یک برنامه یا بازی را روی تلفن های هوشمند خود اجرا می کنیم، یا فیلمی را برای مدت طولانی ضبط می کنیم، پردازنده تلفن همراه باید کارهای زیادی را برای جبران گرمای تولید شده حاصل از آن انجام دهد. خنک کننده بخار، یکی از راه های مقابله با آن است و نقش مهمی در دستگاه ایفا می کند. اما خنک‌کننده بخار دقیقاً چگونه کار می‌کند و آیا اصلاً اهمیت دارد؟ این چیزی است که می خواهیم در این مقاله به آن بپردازیم.

نحوه عملکرد خنک کننده محفظه بخار
همانطور که از نام آن پیداست، خنک کننده اتاق بخار از یک محفظه پر از بخار برای خنک سازی استفاده می کند. محفظه بخار یک لوله مسطح حاوی مایع است، که می تواند تبخیر شده و سپس بدون وارد کردن فشار مکانیکی به راحتی متراکم شود.

سیال، گرما را از یک منبع جذب کرده و به بخار تبدیل می شود. این بخارات به قسمت‌های خنک‌تر محفظه می‌روند و در آنجا متراکم می‌شوند و گرمای جذب شده به مایع تبدیل می شود. پس از تغییر شکل، ماده شیمیایی به موقعیت اولیه خود باز می گردد و چرخه را تکرار می کند. این کار تا زمانی تکرار می شود که حرارت به طور یکنواخت در اتاق بخار پخش شود.

در گوشی های هوشمند، این محفظه بخار یک لوله نازک است که تا حدود یک میلی متر صاف می شود تا اطمینان حاصل شود که ضخامت دستگاه را افزایش نمی دهد. این فرآیند در گوشی‌های هوشمند کم و بیش همان‌طور است که در پاراگراف قبلی توضیح داده شد، اما شرکت‌ها می‌توانند مواد مختلفی را برای تابش بهتر گرمای دور چیپ‌ست انتخاب کنند. گرافیکی که در شکل زیر آمده، از گوشی شیائومی گرفته شده، تا به شما کمک کند این روند را بهتر تجسم کنید.

علاوه بر این، تولید گرمای گسترده از چیپست های گوشی های هوشمند، که اسنپدراگون 8 نسل 1 نمونه بارز آن می باشد؛ شرکت های گوشی های هوشمند را مجبور به استفاده از راه حل های خنک کننده پیچیده تر کرده است. محفظه بخار معمولاً از روی هم قرار گرفتن شش یا هفت لایه از مواد مختلف ساخته شده اند که به کمک آن ها، گرما از پردازنده خارج می شود.
برای بهبود بیشتر عملیات خنک‌سازی، شرکت‌های گوشی‌های هوشمند نوآوری های جدیدی کرده‌اند. به عنوان مثال، شیائومی اخیراً از مفهومی به نام "Loop LiquidCool Technology" رونمایی کرده که از میکرو سوپاپ ها در داخل محفظه خنک کننده برای افزایش سطحی که بخارهای داغ از طریق آن عبور می کنند، استفاده می کند. سطح بزرگتر باعث می شود که بخار سریعتر متراکم شود و مایع زودتر خنک شود.

نمونه هایی از گوشی هایی با محفظه های خنک کننده بزرگ
برندهای گوشی‌های هوشمند، به‌ویژه زمانی که گوشی‌های مخصوص گیمرهای موبایل تولید می کنند، اتاق‌های بخار و تنظیمات آن‌ها را با جزئیات تبلیغ می‌کنند. ASUS ROG Phone 6 که اخیراً به بازار عرضه شده است، علاوه بر محفظه بخار، از ورقه‌های گرافیت (همان ماده‌ای که برای ساختن مغز مداد به کار می رود) استفاده می‌کند، زیرا گرافیت یک رسانای گرمایی خوب به حساب می آید. محفظه بخار در ROG Phone 6 به نیزان 30 درصد بزرگتر از ROG Phone 5 است تا نیازهای پردازنده را با عملکرد بهتری برآورده کند.
ما اغلب شاهد تبلیغات برند "دستگاه خنک کننده لایه ایکس" هستیم که X یک عدد است . به عنوان مثال، OnePlus 10 Pro دارای سیستم خنک کننده پنج لایه است. Realme GT 2 Pro از ترکیب 9 لایه استفاده می کند که یکی از آنها از فولاد ضد زنگ ساخته شده است.

برندهای خاصی از نظر مساحت کل دستگاه خنک کننده نیز به خود می بالند. به عنوان مثال، ادعا می شود که Realme GT 2 Pro دارای سطح کل خنک کننده بیش از 36000 میلی متر مربع (میلی متر مربع) است که، تقریباً سه برابر سطح پشتی تلفن همراه می باشد. Realme علاوه بر آن، ادعا می کند که مساحت سطح اتاق بخار به تنهایی بیش از 4000 میلی متر مربع (mm2) است.

لازم به ذکر است که در سیستم های خنک کننده چند لایه، اتلاف گرما در یک فضای سه بعدی اتفاق می افتد. محفظه بخار گرمای پردازنده را جذب کرده و به قسمت های خنک تر منتقل می کند. در همان زمان، مقداری از گرما نیز به لایه‌های دیگر تابش می‌شود و هر لایه گرما را در کل سطح خود پخش می‌کند.

فن خنک کننده RedMagic 7 Pro در حال کار است. اما در تنظیمات چند لایه متوقف نمی شود. برخی از تلفن‌های خاص مانند Nubia RedMagic 7 Pro ZTE از فن‌هایی در داخل خود استفاده می‌کنند تا گرما را به صورت بهتری خارج کنند. برخی از گوشی‌های دیگر، مانند سری ROG Phone، دارای فن‌های خارجی هستند که به خنک کردن سطح پشتی گوشی کمک می‌کنند. همچنین می توانید این فن ها را به عنوان لوازم جانبی جداگانه خریداری کرده و درهر گوشی که بخواهید از آن ها استفاده کنید.

تست خنک کننده بخار تلفن ها
برای اینکه ببینم آیا خنک کننده محفظه بخار واقعاً تفاوتی ایجاد می کند یا خیر، آزمایشی انجام دادیم تا به پاسخ این سئوال دست پیدا کنیم. برای انجام این کار، ما از سه گوشی استفاده کردیم Samsung Galaxy S22 Ultra ، OnePlus 10 Pro و Realme GT 2 Pro . این گوشی‌ها از پردازنده های Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1 استفاده می‌کنند که یکی از بهترین پردازنده های موبایل موجود حال حاضر محسوب می شود. این چیپ ست گرمای زیادی تولید می کند، بنابراین باید به میزانی که تنظیمات خنک کننده پشتی اتاق بخار به کاهش آن کمک می کند، توجه کنیم. این دستگاه ها همچنین دارای فریم فلزی هستند که گرما را بهتر به خارج دستگاه هدایت می کندن.

ما در سه آزمایش مختلف، پردازنده را تحت فشار قرار دادیم تا گرمای بیشتری تولید شود. این تست‌ها شامل اجرای بازی PUBG:New State Mobile که برای CPU و GPU سنگین خواهد بود.

این آزمایشات بدون هیچ گونه محافظی انجام می شود، زیرا آن ها می تواند مانع تابش گرما به محیط شوند. روشنایی گوشی‌ها به صورت خودکار با وضوح صفحه نمایش روی QHD+ و نرخ تازه‌سازی در هر مورد روی ۱۲۰ هرتز تنظیم شد. در نهایت، تمام این آزمایش ها در دمای محیطی تقریبی 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت) صورت گرفت. نتایج این آزمایشات به شرح زیر است.

PUBG: New State Mobile
در این تست، ما در PUBG: New State Mobile روی هر گوشی یک مسابقه بتل رویال بازی کردیم. هر بازی تقریباً 30 دقیقه به طول انجامید و ما دمای CPU را با استفاده از برنامه CPU Monitor به همراه دمای بالاترین سطح خارجی در فواصل زمانی مختلف از شروع هر مسابقه را، یادداشت کردیم.

این تست ها در بالاترین تنظیمات گرافیکی بازی انجام شده و نتایج بر اساس اجرای آزمایشی به شرح زیر است:

میانگین تقریبی تفاوت دمای داخلی و خارجی گلکسی S22 Ultra، OnePlus 10 Pro و Realme GT 2 Pro به میزان 2درجه سانتیگراد، 5 درجه سانتیگراد و 2 درجه سانتیگراد بود. OnePlus 10 Pro حداکثر اختلاف دما را داشت که نشان می دهد fijvdk عایق را بین چیپست و سطح بیرونی ارائه می دهد. در همین حال، دمای داخلی Realme GT 2 Pro بسیار پایین‌تر باقی می‌ماند و این نشان می‌دهد که حرارت بهتری در داخل بدنه پخش می‌شود.

جالب اینجاست که گلکسی اس 22 اولترا الگویی منحصر به فرد را نشان می دهد که در آن دمای داخلی کمتر از دمای بیرونی است. دمای داخلی نیز در مورد گلکسی اس 22 اولترا کمترین میزان است، که نشان می‌دهد این بهترین حالت برای دفع موثر گرمای تولید شده در سناریوهای شدید مانند بازی است.

میانگین دمای داخلی و خارجی در شکل زیر نشان داده شده است:

در حالی که Galaxy S22 Ultra کمترین میانگین دمای داخلی را به نمایش گذاشته، Realme GT 2 Pro با کمترین میانگین دمای سطح خارجی پیشتاز است.

معیار GFX
در آزمایش دوم ما، GFXBench را اجرا کردیم، یک معیار مصنوعی که برای اندازه‌گیری عملکرد CPU و GPU با شبیه‌سازی کارهای گرافیکی فشرده استفاده می‌شود. ما دمای داخلی و خارجی هر یک از سه گوشی را ثبت کردیم و مقادیر آن به شرح زیر است:

مقادیر دما نیز در نمودارهای زیر رسم شده است:

خط نقطه نشان دهنده دمای داخلی پردازنده است، در حالی که خط صاف نشان دهنده دمای خارجی در سه دستگاه است. همانطور که مشاهده می شود، Galaxy S22 Ultra ناچیزترین افزایش دما را هنگام اجرای GFXBench نشان می دهد. با وجود دمای داخلی بالاتر در ابتدا، OnePlus 10 Pro می‌تواند گرمای تولید شده را بهتر از Realme GT 2 Pro سرکوب کند، اما در هیچ کجا به خوبی   Galaxy S22 Ultra  نیست.

تست دریچه گاز CPU

برای سومین و آخرین آزمایش خود، ما برنامه تست Throttling CPU را اجرا کردیم که همان فرآیند را برای مدت زمان خاصی تکرار می کند تا میزان گرم شدن تلفن را اندازه گیری کند و به نوبه خود، عملکرد را کاهش دهد. ما آزمایش را روی سه گوشی هوشمند انجام دادیم و دمای داخلی و خارجی را در پایان آزمایش ترسیم کردیم. دمای داخلی و خارجی OnePlus 10 Pro، Galaxy S22 Ultra و Realme GT 2 Pro با خنک کننده بخار.

یک بار دیگر، گلکسی اس 22 اولترا کمترین دمای داخلی را دارد در حالی که وان پلاس 10 پرو با وجود گرم ترین دمای داخلی، کمترین دمای خارجی را از خود نشان داد.

محفظه های بخار در تلفن ها به جایی نمی رسند

مکانیسم‌های خنک‌کننده، که محفظه بخار مهم‌ترین بخش آن است؛ نقشی حیاتی در کنترل دمای داخلی گوشی‌های هوشمند بازی می‌کنند. همچنین اطمینان حاصل می کند که دمای خارجی گوشی های هوشمند خیلی بالا نیست، بنابراین نگه داشتن آنها به یک چالش تبدیل نمی شود. هر دوی این جنبه ها اهمیت یکسانی دارند. دمای داخلی بالا می تواند عملکرد را کاهش دهد و اثرات بدی بر باتری داشته باشد، در حالی که افزایش دمای خارجی هم می تواند باعث ناراحتی ما در زمان استفاده از گوشی شود. در برخی موارد، اگر دمای داخلی از یک نقطه خاص بیشتر شود، تلفن به طور خودکار خاموش می شود تا خنک شود، که این نیز روش مناسبی نخواهد بود.

آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که هر سه گوشی در مقابل محیط‌های چالش‌برانگیز توانایی بالایی دارند و هر کدام مزایای خود را دارند. بر اساس آزمایش‌های ما، گلکسی اس ۲۲ اولترا جذاب‌ترین گوشی است، در حالی که وان‌پلاس ۱۰ پرو با وجود داغ‌تر بودن در داخل، جایگاه خود را حفظ می‌کند. تنظیمات خنک کننده 9 لایه Realme GT 2 Pro به آن کمک می کند عملکرد عالی در هنگام بازی ارائه دهد. با این وجود، می‌توانیم درک کنیم که چگونه هر یک از این دستگاه‌ها تضمین می‌کنند که در محدوده‌های قابل تحمل دما قرار می‌گیرند، به‌نظر می‌رسد که OnePlus 10 Pro سخت‌ترین کار را برای جلوگیری از افزایش دمای داخلی بدنه خارجی دارد.

در آینده، باید شاهد استفاده از دستگاه‌های بیشتری از اتاقک بخار باشیم. یکی از قابل توجه ترین آنها آیفون 14 پرو است که گفته می شود دارای یک محفظه خنک کننده بخار بزرگ است. در همین حال، حدس زده می‌شود که مایکروسافت خنک‌کننده بخار تعبیه‌شده در نمایشگرهای تاشو و عینک‌های واقعیت افزوده Holo Lens را آزمایش کند. به طور طبیعی، همانطور که تلفن های هوشمند ما قدرتمندتر می شوند و با گجت های ارگونومیک و شخصی جایگزین می شوند، می توانیم انتظار داشته باشیم که خنک کننده بخار به طور گسترده تری اعمال شود.