Scythe Mugen 5 Rev.C & Fuma Rev.B Review

Nieuwe versies, kleine verschillen

Testmethode

De test van een processorkoeler begint bij Tweakers met een geluidsmeting. Bij het testen van cpu-koelers zijn we vooral geïnteresseerd in de efficiëntie, dus hoe de koelprestaties zich verhouden tot de geluidsproductie. Een koeler die goede prestaties levert maar daarbij extreem veel herrie produceert, is immers minder aantrekkelijk dan een model dat deze koelprestaties benadert bij een veel lager geluidsniveau. Om een gelijk speelveld te creëren, testen we alle koelers allereerst op geluidsproductie, met een Larson Davis 831C-geluidsmeter gekoppeld aan een 378A04-microfoon die is voorzien van een preamplifier. Daarmee kunnen we nauwkeurig meten en hij heeft een lage noisefloor van 5,5dB(A). Vanwege onvermijdelijk omgevingsgeluid is de noisefloor van onze geluidsarme ruimte ongeveer 12dB(A). Om een veilige marge te nemen, kunnen we vanaf 14dB(A) consistente metingen uitvoeren. Deze waarde hanteren we dan ook als ondergrens.

In onze geluiddichte kamer meten we bij processorkoelers op 50cm afstand wat de geluidsproductie is als de ventilator op volle snelheid draait, ofwel de maximale fan duty via pwm. Vervolgens noteren we bij welk toerental de ventilator 30dB(A) en 20dB(A) produceert. We hebben voor deze waarden gekozen omdat 30dB(A) overeenkomt met de gemiddelde geluidsdruk in een huiskamer. De lagere waarde van 20dB(A) ligt daar precies 10dB(A) onder, wat een hoeveelheid is die het menselijk gehoor als een halvering of verdubbeling van het geluid ervaart. Ten slotte proberen we de ventilator van een processorkoeler ook nog 15dB(A) te laten produceren. Als de ventilator daartoe (stabiel) in staat is, worden ook de koelprestaties voor dit allerlaagste, praktisch onhoorbare geluidsniveau meegenomen. Deze laatste test is voor de echte stiltefreaks bedoeld en zal voor de gemiddelde gebruiker minder relevant zijn, omdat 20dB(A) voor hem of haar al stil genoeg is. Niet alle koelers zullen in alle (sub)tests mee kunnen doen: sommige zijn daar ofwel te luid, ofwel te stil voor.

Testopstelling met sockets

Onze testopstelling is opgebouwd rondom zelfontworpen pcb’s waarop meerdere vermogensweerstanden zijn geplaatst. Deze configuraties hebben we gebaseerd op verschillende sockets. Allereerst gaat het daarbij om de AM4-socket, die de momenteel populaire Ryzen-mainstreamprocessors vertegenwoordigt. Daarnaast hebben we een pcb ontworpen voor Intels socket 2066, waarvan de iets oudere en ook minder zuinige Core X-processors bekend zijn. Als derde hebben we de socket voor Threadripper, waarmee we in staat zijn om de doorgaans speciale koelers voor dit platform te testen.

Net als bij onze vorige testmethode kiezen we ook nu weer voor vermogensweerstanden in plaats van een echte processor als warmtebron. Dit doen we omdat we hiermee veel nauwkeuriger de vermogensafgifte kunnen bepalen dan met een echt systeem, dat zelfs met alle turbofunctionaliteiten uitgeschakeld en met vaste spanningen nog steeds fluctuaties in de daadwerkelijke vermogensafgifte heeft, aangestuurd door de vele sensors op een moderne processor.

In het ontwerp hebben we geprobeerd om de indeling van echte Ryzen-processors, met hun ccx'en op de die, zo goed mogelijk na te bootsen bij het plaatsen van de vermogensweerstanden. We gebruiken verschillende 45W-vermogensweerstanden van Nikkohm, waarbij we met labvoedingen de spanning variëren om het gewenste vermogen te genereren.

Boven op de weerstanden zijn Alphacool Eissicht-thermalpads geplaatst met een dikte van 0,5mm en daar weer bovenop zit de vernikkelde koperen heatspreader. Met deze heatspreader erop zijn onze warmtebronnen wat afmetingen betreft geschikt om de origineel meegeleverde bevestigingsmaterialen voor de betreffende socket te kunnen gebruiken. Als koelpasta tussen de heatspreader en de desbetreffende processorkoeler gebruiken we altijd Gelid GC-Extreme. We kiezen specifiek voor vernikkelde koperen heatspreaders om enerzijds de warmteoverdracht optimaal te houden en anderzijds onze nieuwe testplatforms voldoende slijtvast te maken om er grote aantallen koelers op te monteren, te testen en weer te demonteren.

Net als bij het testprotocol voor behuizingen meten we de temperaturen bij processorkoelers met digitale TMP117-temperatuursensors, die tot 50 graden een nauwkeurigheid van een tiende graad Celsius hebben, en tot 100 graden van twee tiende graad Celsius. Dat heeft als voordeel ten opzichte van de oude, analoge methode dat metingen nauwkeuriger zijn en dat sensoren met een eventueel defect gemakkelijker kunnen worden vervangen omdat ze in de fabriek al zijn gekalibreerd.

Boven: van links naar rechts pcb's voor AM4, TR4/sTRX4 en socket 2066
Onder: de pcb's zijn voorzien van heatspreaders

Bij AM4 is de temperatuursensor tussen de twee rijen met weerstanden in geplaatst. Bij Threadripper hebben we drie sensors geplaatst, verspreid over het pcb, en bij socket 2066 zit een enkele sensor naast de weerstanden. Elke sensor is thermisch verbonden aan een weerstand via een dunne koperbaan, die direct onder de weerstand de temperatuur kan meten.

Warmtetest

Voor de warmtetests met processorkoelers blijven we gebruikmaken van onze huidige testkamer. Deze bestaat uit een geïsoleerde box met een testcompartiment van 55x55x28cm. Aan de voorzijde van dit compartiment zitten drie grote, langzaam draaiende ventilators die lucht aanvoeren, terwijl aan de achterzijde één uitlaatventilator is aangebracht. In een gevouwen luchtkanaal aan de voorzijde van de kast zijn twee Selfa warmte-elementen van 400W aangebracht, elk voorzien van een ventilator. Vlak voor de ingang van de testkamer is een temperatuursensor aangebracht die meet hoe warm de lucht is die de testkamer wordt ingeblazen. Door het closed-loopsysteem met een Rex-c700-pid-controller kunnen we de temperatuur zeer constant houden. De pid-controller meet continu wat de temperatuur van de aangevoerde lucht is, waarna de controller indien noodzakelijk extra warmte kan laten opwekken door de warmte-elementen. Op deze manier kunnen we de temperatuur in de warmtebox nauwkeurig aansturen en constant houden.

Opstelling van de warmtetest met ons socket 2066-platform in de warmtebox. Alle drie de platformen worden hierin met een koeler verticaal gemonteerd.

Om verschillende redenen hebben we bij onze tests gekozen voor een luchttemperatuur van 35 graden. Ten eerste zijn de warmte-elementen onder alle omstandigheden krachtig genoeg om deze temperatuur vast te houden, zelfs als de omgevingstemperatuur slechts 18 graden is. Daarnaast wordt het in ons testlab (hopelijk) nooit warmer dan 35 graden, zodat we nooit lucht aanvoeren die warmer is. Daarnaast is de aanwezigheid van enige warmte rondom de koeler realistisch, want in een echt systeem produceren andere componenten, zoals de voeding, het moederbord en de videokaart, ook warmte. De basistemperatuur moet ook weer niet te hoog worden, omdat we goed willen zien waartoe de cpu-koelers in staat zijn. Een omgevingstemperatuur van 35 graden is, zo hebben we ook in afzonderlijke tests voor behuizingen gezien, een representatieve weergave van de temperatuur in een echt systeem.

We testen de processorkoelers op ons platform met verschillende vermogens, door middel van de Statron- en Tenma-labvoedingen. Bij AM4, de normale Ryzen-processors, hebben we gekozen voor 105 en 140W. Deze waarden komen overeen met respectievelijk de tdp en powerlimiet van high-end Ryzen-processors op socket AM4. Op socket 2066 hanteren we 130 en 165W als twee scenario's. Bij socket sTRX4/TR4 (Ryzen Threadripper) hebben we gekozen voor 250 en 300W vermogen. Naar ons idee sluiten deze waarden het best aan bij het energiegebruik onder hoge of volle belasting van de snelste processors op deze sockets.

Socket	Vermogen test 1	Vermogen test 2	Gezamenlijke limiet weerstanden
AM4	105W	140W	225W
2066	130W	165W	270W
TR4/sTRX4	250W	300W	450W

We hanteren de gegevens in de bovenstaande tabel voor towerkoelers op de desbetreffende platforms. We testen bij deze vermogens alle eerder besproken ventilatorstanden. Als we op een later moment ook lowprofilekoelers voor ITX-systemen gaan vergelijken, willen we die ook op lagere vermogens zoals 65W testen.

De warmtetest duurt na het opwarmen tien minuten. We hebben voor die tijdsduur gekozen omdat uit onze tests blijkt dat elke luchtkoeler dan zeker ‘verzadigd’ is en de doeltemperatuur voor onze test is bereikt. We meten de stand van zaken echter niet enkel op dat moment: de hele duurtest wordt gelogd, waarbij elke seconde een waarde wordt genoteerd. De temperatuur die we uiteindelijk rapporteren, is het 98e percentiel van de hele log. Kortgezegd gooien we de hoogste twee procent van de gelogde waarden weg om incidentele uitschieters uit de analyse te houden. De hoogste temperatuur van de resterende 98 procent van de waarnemingen is het 98e percentiel. Dit percentiel sluit naar ons idee beter aan bij het doel van de duurtest dan het noteren van enkel een kortstondige maximumtemperatuur.

• Volgende pagina 3. Geluidsproductie