Падает частота при снятии ограничений в настройках питания

Ответ есть в самом вопросе. Попробую его развернуть.
При отключении ограничения процессор при нагрузке разгонятся до максимальной частоты и неминуемо нагревается. Система охлаждения работает на пределе и пытается удержать температуру в допустимых пределах. Если предел превышен даже на короткое время, система термозащиты процессора автоматически сбрасывает частоту почти в два раза, что приводит к проседанию ФПС. Возможно даже проскакивает троттлинг (он программно тоже мониторится). Немного снизить температуру можно применив хорошую термопасту и/или применить подставку с охлаждением. Других путей в этом режиме работы я не вижу.
При включении ограничения в 2600 МГц процессор тоже нагревается, но система охлаждения справляется с нагревом и ухода температуры к критическим значениям нет. Получается как бы стабильный установившийся режим работы системы. Соответственно и ФПС держится на стабильных значениях. Поэтому считаю такой режим работы оптимальным.
В общем как-то так.

Очень похоже на троттлинг. Если не он, то как вариант - резкий сброс частоты процессора происходит так быстро, что программное обеспечение не успевает его парировать. На пальцах: Видеокарта на игре разогналась под частоту процессора 3900 и молотит по полной, и тут вдруг частота процессора падает более чем в два раза. Возникает рассинхрон в вычислениях и обмене видеокарты с процессором и фпс падает. Хотя проседает он не так критично на мой взгляд. Но температура процессора конечно близка к пределу.