臺式計算機CPU散熱器技術(shù)課件

臺式計算機CPU散熱器技術(shù)

1、背景介紹電子原件的發(fā)熱已經(jīng)成為了制約微電子技術(shù)的瓶頸。隨著技術(shù)的發(fā)展，個人計算機CPU的功率越來越高，有的已經(jīng)超過了100W?？紤]到CPU的幾何尺寸，CPU單位面積上的發(fā)熱量十分驚人。因此，CPU的散熱也越來越被人們重視。熱這里主要介紹了：風冷式：原理、應(yīng)用、傳熱強化方法 （對于風冷式散熱強化采用的屋檐設(shè)計進行了數(shù)值模擬，說明了其強化原理。）水冷式：原理、應(yīng)用、傳熱強化方法熱管式：原理、應(yīng)用、傳熱強化方法各種散熱方式的優(yōu)缺點進行了總結(jié)。2.1風冷式散熱技術(shù)的原理風冷式散熱技術(shù)是臺式計算機中運用最廣，也是最為成熟的散熱技術(shù)。目前絕大多數(shù)臺式計算機采用肋片散熱片與風扇的組合方式實現(xiàn)對CPU的冷卻。熱源——CPU氣體流向2.2風冷式散熱器的傳熱強化這種散熱形式的總熱阻由接觸熱阻、導(dǎo)熱熱阻、對流熱阻三部分組成：因而，要想增強CPU散熱效果，就要試圖減小這三種熱阻。2.2風冷式散熱器的傳熱強化對于接觸熱阻：將散熱器與CPU壓緊。將CPU與散熱片的表面加工得平整光滑，這樣使得二者緊密接觸，減少接觸熱阻。另外一點就是在接觸面上涂抹塑性導(dǎo)熱材料，用導(dǎo)熱系數(shù)相對較高的材料填充散熱片與CPU之間的間隙，減少接觸熱阻。2.2風冷式散熱器的傳熱強化對于對流熱阻：通過對流換熱知識，我們知道，流體的流速越高，對流換熱能力越強。因此增加風扇的轉(zhuǎn)速一定能起到減小對流熱阻，加強對流換熱的作用。然而在臺式計算機CPU散熱的應(yīng)用中，并不是風扇轉(zhuǎn)速越高越好。首先，過高的轉(zhuǎn)速會帶來更大的噪音；其次，風扇轉(zhuǎn)速過高會顯著縮短其壽命，減小系統(tǒng)可靠性；此外風扇轉(zhuǎn)速過高將會消耗更多的功率，這也給供電系統(tǒng)提出了更高的要求。因此風扇的轉(zhuǎn)速是有限制的，通常情況下轉(zhuǎn)速從1000到8000轉(zhuǎn)每分鐘不等。2.2風冷式散熱器的傳熱強化屋檐型吸熱底層的設(shè)計：對于傳統(tǒng)的風冷式散熱片不論是吹風也好，吸風也好，在散熱片的中心區(qū)域都會形成一個空氣流動較少的高壓區(qū)（吹風）或低壓區(qū)（吸風），如果再加上軸流風扇軸心風力盲區(qū)的影響，此區(qū)域的范圍有時可以達到散熱片底面積的20％以上，倘若又遇到風扇性能不濟，甚至可能整個肋片底部區(qū)域的空氣流動都非常微弱。此處的空氣受兩側(cè)氣流的影響，運動非?；靵y，雖然所形成的紊流可以與肋片進行更多的熱交換，但由于流動不暢，熱量無法排出散熱片外；而且，此處往往是發(fā)熱設(shè)備（例如CPU核心）所處位置，是散熱片熱量最為集中的部分，如不加以處理，會對性能造成相當不利的影響。2.2風冷式散熱器的傳熱強化屋檐型吸熱底層的設(shè)計：散熱片散熱片CPUCPU2.2風冷式散熱器的傳熱強化屋檐型吸熱底層的設(shè)計：數(shù)值模擬結(jié)果散熱器周圍空氣溫度場（a）未采用屋檐形式設(shè)計（b）采用屋檐形式設(shè)計等溫線較稀疏等溫線較密集2.2風冷式散熱器的傳熱強化屋檐型吸熱底層的設(shè)計：數(shù)值模擬結(jié)果在數(shù)值模擬中，未采用屋檐形式設(shè)計的CPU表面溫度為361K，而采用屋檐形式設(shè)計的CPU表面溫度為356K，溫度降低5K。這對于CPU散熱是十分可觀的。2.2風冷式散熱器的傳熱強化側(cè)吹風設(shè)計：傳統(tǒng)的散熱器形式多為上吹風或上抽風設(shè)計。這樣就難免在CPU中間區(qū)域產(chǎn)生流動死區(qū)——CPU中心處氣流速度過慢，阻礙CPU散熱。雖然采取一定的措施，比如上面提到的屋檐形式設(shè)計可以減小這些流動死區(qū)，但是這種現(xiàn)象仍然會或多或少的出現(xiàn)。于是一種新型的散熱器設(shè)計——側(cè)吹風設(shè)計開始得到應(yīng)用。CPU散熱片3、液冷式散熱技術(shù)

3.1液冷式散熱技術(shù)簡介優(yōu)點：換熱能力強靜音工業(yè)應(yīng)用成熟缺點：存在安全隱患有些液冷散熱器需要維護3.2液冷式散熱技術(shù)原理與應(yīng)用實例水冷頭冷卻器水泵4.1熱管式散熱技術(shù)簡介目前，熱管在PC散熱器中的應(yīng)用越來越多，目前各大散熱器制造廠出貨的CPU散熱器中，已經(jīng)有15％以上的產(chǎn)品采用熱管，尤其是在高端產(chǎn)品上幾乎無一例外。熱管散熱器散熱能力強，不用采用大量銅，價格相對低廉，形式構(gòu)造多樣，不必擔心與機箱內(nèi)部設(shè)備發(fā)生干涉，適合機箱內(nèi)部布置，是一種十分有前途的CPU散熱形式。4.2熱管式散熱器的原理與應(yīng)用實例熱管是利用液體相變吸熱的原理來進行熱傳遞的散熱原件。熱管結(jié)果分為蒸發(fā)段，絕熱段和冷凝段。液體在蒸發(fā)段吸收熱量蒸發(fā)形成蒸汽，通過絕熱段來到冷凝段放出熱量液化，再流會蒸發(fā)段循環(huán)工作。4.2熱管式散熱器的原理與應(yīng)用實例對比風冷散熱器和熱管散熱器，熱管散熱器只是在肋片末端埋有熱管。與風冷散熱器相比，熱管散熱器肋片末端溫度更高。由傳熱學知識，肋片