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散熱片的散熱原理

上傳人:jun****875 文檔編號(hào):17810349 上傳時(shí)間:2020-12-07 格式:DOC 頁數(shù):3 大?。?0.41KB
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1、 散熱片的散熱原理 一個(gè)好的散熱系統(tǒng),應(yīng)該由散熱片、風(fēng)扇(這我們會(huì)在下文中詳細(xì)談及)組成。先來談?wù)勆崞汉?jiǎn)單地來看,一塊散熱片除了一些金屬片外,就沒有什么特別了。那么,它是如何驅(qū)散由CPU發(fā)出來的熱量的呢?我們都知道,熱的傳導(dǎo)方式有三種:傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。 輻射,就如其名字一樣,是指熱能從熱源以電磁的形式(由光子傳送)直接發(fā)散出去。輻射可以在真空中進(jìn)行。輻射的傳熱效能取決于熱源的材料以及表面的顏色。 傳導(dǎo)是指分子之間的動(dòng)能交換,能量較低的粒子和能量較高的粒子碰撞從而獲得能量(是透過物理的直接接觸),單獨(dú)的一塊散熱片是不能實(shí)現(xiàn)熱能的傳導(dǎo)的??傊?,傳導(dǎo)是散熱片從CPU獲得熱量的最主要途

2、徑。 對(duì)流是指透過熱的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)熱的傳遞。這意味著,熱能是來自于被氣體或者液體所包圍熱源,透過分子的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)熱能的傳遞的。我們可以采用在散熱片上添加風(fēng)扇的方法來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流。 對(duì)流是風(fēng)扇/散熱片組合制冷的主要方式。CPU產(chǎn)生的大部分的熱都被風(fēng)扇形成的對(duì)流所帶走,只有很少很少的一部分熱是透過輻射來散發(fā)出去的。 為了實(shí)現(xiàn)該效果,散熱片必須被設(shè)計(jì)為能增強(qiáng)該效果的形式。通常使用兩種方法來達(dá)到此目的: 把散熱片的表面積盡可能地增大,以便于空氣的流通。使用金屬鰭的方式不僅可以增大散熱面積,好的金屬鰭設(shè)計(jì)還可以讓對(duì)流進(jìn)行的更加有效率。讓散熱片與CPU的接觸面盡可能的平滑,否則,CPU與散熱片

3、之間將會(huì)形成保溫層。當(dāng)然,接觸面就算很平滑,也難免會(huì)有空隙的存在,因此,在接觸的地方可以使用散熱膏、散熱硅脂或者專用的散熱貼片作為輔助以提高接觸面積。 因此,作為一個(gè)高效的散熱片設(shè)計(jì)方案,應(yīng)該包含一個(gè)盡可能大的散熱片,并且配備一個(gè)強(qiáng)有力的風(fēng)扇。一些聰明的設(shè)計(jì)方案還會(huì)采用一些特別的金屬鰭設(shè)計(jì),以保證氣流在風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)下順暢地通過,提高風(fēng)扇的實(shí)際散熱效用。當(dāng)然,理想的解決方案還應(yīng)包括液態(tài)冷卻設(shè)備。 材料 大多數(shù)散熱片都是采用金屬鋁來制造的。為什么呢?這是因?yàn)殇X的價(jià)格較低,并且具備了良好的金屬切削特性,使它非常適合于制造散熱片。一般來說,一塊純金屬的導(dǎo)熱性能將比它的合金的導(dǎo)熱性更好。

4、然而,工廠一般都會(huì)采用鋁合金來制造實(shí)際的產(chǎn)品,因?yàn)檫@樣可以獲得比純鋁更好的金屬加工特性。 很多人都知道銅的導(dǎo)熱性能幾乎相當(dāng)于鋁的兩倍,但是為什么銅沒有被大量用于制造散熱片呢?這是因?yàn)樯崞纳嵝懿粌H僅受材料的導(dǎo)熱性能所影響,銅散熱片的散熱效果并不能達(dá)到鋁散熱片的兩倍。而且更好的散熱性能并不能彌補(bǔ)它的缺點(diǎn):更高的價(jià)格、更高的密度帶來的更高的重量、不盡人意的硬度以及其它一些要顧慮的因素。盡管這樣,還是有部分散熱片是采用了銅、鋁的混合方式來制造的。這些散熱片的底座通常都是采用銅制造,而金屬鰭的部分則會(huì)采用鋁來制造。 顏色 "黑色物體的輻射性是最好的-所以,所有的散熱片都應(yīng)該是黑色的

5、。"真的嗎?要知道,大部分的熱量都是通過對(duì)流來傳遞的--相比之下,輻射所能起的效果簡(jiǎn)直是不值一提的。當(dāng)我們用兩種不同顏色的構(gòu)造相同的散熱片進(jìn)行效果測(cè)試的時(shí)候,我們發(fā)現(xiàn),它們之間效果差異幾乎可以忽略不計(jì)。透過陽極電鍍來為散熱片穿上不同顏色外衣,只是制造商為了迎合不同消費(fèi)者的視覺需求而已。散熱片有不同的顏色--黑色、銀色甚至藍(lán)色、綠色、金色、紅色、紫色。然而對(duì)于散熱片的表現(xiàn),卻不會(huì)帶來什么明顯的不同。 夏日炎炎話散熱之散熱原理篇 制造工藝 有的散熱片生產(chǎn)廠商已經(jīng)設(shè)計(jì)出不同的產(chǎn)品。下面,就讓我們來看一看一些流行的散熱片設(shè)計(jì)吧。 沖壓型:是最常見的方式。它的價(jià)格低廉,并且其外形

6、易于加工。液態(tài)的鋁被工廠按照特定的形狀進(jìn)行加工,形成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的特型鋁棒。當(dāng)這條鋁棒冷卻下來以后,就被機(jī)器進(jìn)行切割,分切為散熱片。但是,這種工藝有著一些天生的限制。像圖四那種散熱片形式就不能按照沖壓來進(jìn)行了。 折疊鰭:薄薄的金屬片按照一定的間距被折疊起來,然后用金屬卡板扣在散熱片基座上。這種方式最大的好處是獲得了鰭片所形成空隙,可以讓空氣更好地流動(dòng)(從而獲得更好的制冷效果)。采用這種設(shè)計(jì)的散熱片輕盈、緊湊,缺點(diǎn)是這種設(shè)計(jì)會(huì)造成生產(chǎn)上的不便并且價(jià)格也因此而變得更高,更何況只有少數(shù)的廠商可以制造這種產(chǎn)品。 沖壓薄鰭:這種設(shè)計(jì)非常類似于折疊鰭,不同的是,在該設(shè)計(jì)中,是由許多在基板上沖壓而成的薄金屬

7、鰭代替了折疊鰭。 壓鑄法:此方法可以讓設(shè)計(jì)人員的自由性大為增加,可以把一些不能用沖壓來實(shí)現(xiàn)的元素也加入其中。不過,它的金屬鰭外形并不怎么好。 夏日炎炎話散熱之散熱原理篇 冷鍛:該方法通常在國(guó)外采用的多。國(guó)外比較流行的AlphaPFH6035MUC散熱片就是采用該方法制作而成的。該工藝非常適用于針狀的金屬鰭。 軋齒邊:類似于冷鍛,用這種方法制造的散熱片有著完全與眾不同的外觀。圖中所示的就是在HPPolarLogic中采用的散熱片。軋齒邊可以為設(shè)計(jì)人員提供許多的發(fā)揮空間,但是,它的價(jià)格非常的昂貴。 當(dāng)然,這里列出的產(chǎn)品樣式還不能算是一個(gè)完整的列表,但是,我們?cè)谑袌?chǎng)上看的散熱片,基本上

8、都可以在上面的列表中找到類似的結(jié)構(gòu)。 絕大多數(shù)的CPU散熱片都需要一個(gè)風(fēng)扇,而你的機(jī)箱也至少得有一個(gè)風(fēng)扇,通常有兩個(gè)機(jī)箱風(fēng)扇,加起來就有三個(gè)或者更多的風(fēng)扇了。但是,當(dāng)你購買一個(gè)個(gè)風(fēng)扇的時(shí)候,需要考慮些什么因素呢? 在所有的散熱方法中,最普遍的要算是風(fēng)冷散熱了。風(fēng)冷散熱的一般為散熱片加上風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)。首先,熱量由CPU直接傳遞至散熱片,再由風(fēng)扇帶來的冷空氣將熱量帶走。這種方法使用起來比較的簡(jiǎn)單,但由于其的工作原理,導(dǎo)致了其受環(huán)境溫度的影響比較大。另外,好的散熱片加上優(yōu)秀的風(fēng)扇還不能完全滿足散熱的需要。我們還要提供比較大的內(nèi)部的空間才行。這就是我們常說的熱量輻射空間。配合散熱片的傳導(dǎo)性和風(fēng)扇的對(duì)流性,散起熱來才事半功倍。關(guān)于散熱片的一些問題,我們已經(jīng)在上文中談及。這里,我們主要看看散熱風(fēng)扇。

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