Grundlagen zum Kühlsystem der PS4

Das Kühlsystem der PS4 muss die gesamte im Gehäuse anfallende Wärme über die Luft abführen. Die maximale Leistungsaufnahme der Konsole beträgt je nach Modell zirka 150 Watt, welche elektrisch über die Steckdose in das Gerät eingespeist werden. Das intern verbaute Netzteil transformiert die hohe Wechselspannung aus dem Stromnetz in niedrige Gleichspannung. Dabei treten Umwandlungsverluste auf, welche als Wärme frei werden.

Netzteil der PS4

Das interne Netzteil der PS4

Über das Mainboard werden alle weiteren Verbraucher mit elektrischem Strom versogt. Dazu gehören vorrangig APU, RAM-Speicher, Festplatte, Laufwerk und der Lüfter. Die APU ist die zentrale Recheneinheit, bestehend aus CPU und GPU in einem Prozessor. Sie ist mit Abstand der größte aller genannten Verbraucher. Alle elektrischen Leiter innerhalb der APU weisen einen elektrischen Widerstand auf. Sobald Strom hindurch fließt, wird das Material warm. Ebenso erzeugen die RAM-Speicher sowie viele weitere elektrische Komponenten auf dem Mainboard Wärmeenergie aus elektrischen Strom. Festplatte, Laufwerk und Lüfter beinhalten neben elektrischen Bauteilen auch mechanische Komponenten, an denen aufgrund von Reibungsverlusten ebenfalls Wärme frei wird.

APU und die 8 Ram-Speicher der PS4

Die APU mit den 8 RAM-Speichern auf dem Mainboard

Das bedeutet, die gesamte elektrische Energie aus der Steckdose wird direkt und indirekt in Wärmeenergie umgewandelt. Energetisch betrachtet ist die PS4 eine Elektroheizung. Die erzeugte Wärme muss über die Luft an die Umgebung abgeführt werden, damit die Hardware nicht überhitzt. Dazu erzeugt der im Inneren verbaute Radiallüfter oben und unten einen Unterdruck und saugt sich Luft durch die seitlichen Öffnungen ins Gehäuse. Auf dem Weg durch das Gehäuse tritt bereits ein Wärmetausch statt, bevor die Luft den Lüfter passiert. Das Lüfterblätter drücken die Luft radial heraus, also seitlich zur Drehachse. Durch den Überdruck strömt die Luft nacheinander durch den Kühlkörper und das Netzteil und schließlich aus dem Gehäuse in die Umgebung.

Lüfter, Kühler und Netzteil der PS4

Der Radiallüfter mit Kühlkörper und Netzteil

Die meiste Wärmeenergie wird dabei über den Kühlkörper abgegeben. Er besteht aus einer Basisplatte, welche direkt auf der APU sitzt. Dazwischen befindet sich eine dünne Schicht Wärmeleitpaste, um die Wärme über die gesamte Kontaktfläche abzuleiten. Auf der Basisplatte sitzen die Kühllamellen, zwischen denen die Luft hindurchströmt und an denen der eigentliche Wärmetausch stattfindet. Kupferrohre, sogenannte Heatpipes, dienen einer gleichmäßigen Verteilung der Wärme über den gesamten Kühlkörper.

Kühlkörper der PS4

Der Kühlkörper zum Abführen der Wärme aus der APU

Je nach Lastzustand erzeugt die PS4 mal mehr und mal weniger Wärme. Über zwei Temperatursensoren auf dem Mainboard wird der erforderliche Kühlbedarf bestimmt. Den Temperaturen entsprechend erfolgt dann die Drehzahlsteuerung des Lüfters. Dadurch ist das Betriebsgeräusch der PS4 beispielsweise bei einem Spiel deutlich lauter als bei der Wiedergabe eines Films.