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标题: 笔记本的散热技术 [打印本页]

作者: 柏冰YJ 时间: 2005-7-28 10:36 标题: 笔记本的散热技术

笔记本的散热技术

1.来自Intel的散热技术
　　Intel在更薄,更轻的笔记本电脑中提供更优越的性能上一直有出众的表现...例子就有笔记本电脑由90年代初的重达8lb.的pentium笔记本电脑一直发展到现在的仅重3lb的pIII笔记本电脑.这种性能上的增进使得笔记本电脑用户可以得到更加迅速的使用感受.更优质的画面,视频,音频,还有更好的扩充性能.而intel带来的所有的这些都没有牺牲一丝一毫的便携性能.intel如何可以做到这些?因为它使用了0.18微米的技术来制造体积更小的处理器部件而减小了笔记本的体积,发展节能技术,设计更高效的散热系统......

　　Intel是笔记本电脑处理器的主要制造商,配套的芯片组也是由其生产的,在笔记本电脑发展历史中起着十分重要的作用.

　　Intel在更薄,更轻的笔记本电脑中提供更优越的性能上一直有出众的表现...例子就有笔记本电脑由90年代初的重达8lb的Pentium笔记本电脑一直发展到现在的仅重3lb的pIII笔记本电脑.这种性能上的增进使得笔记本电脑用户可以得到更加迅速的使用感受.更优质的画面,视频,音频,还有更好的扩充性能.而Intel带来的所有的这些都牺牲一丝一毫的便携性能.

　　Intel如何做到这些?因为它使用了0.18微米或更先进的的制程制造体积更小的处理器部件而减小了笔记本的体积,更省电的节能技术,更高效的散热系统.Intel改进了的节能技术包括Intel speedstep技术,快速启动技术和处理器电压调节技术.通过这些技术上的革新,Intel正在一步一步的拉近笔记本电脑性能与台式机性能之间的差距.

　　笔记本的冷却技术的独特设计用以保证用户能够安全工作在一个处理器最大的发热限度内.或许这个限度是一般用户达不到的.因为处理器的平均能耗是十分小的(<2W).intel与业界一起努力发展着高阶的移动散热技术,包括先进的热管技术.远程热交换技术(RHE)和高效移动风扇.

笔记本散热系统的图示:

热管收集由CPU散发的热量并且带到散热器上.同时由一个风扇把冷却空气吹向散热片带走热量

热管散热是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术,

一般热管的结构是在一根密封的金属管中封装一定量的易挥发液体,结构图如下.

如果使用金属铜可以提高传热能力,在热端的液体受热蒸发,带走一定的热量,并且移向另一端;冷端的蒸汽遇冷放热同时凝结变成液体,液体在热管内壁的填充物上流会热端;由于热端液体蒸发蒸汽压较高,冷端冷凝蒸汽压低,两端形成一个压力梯度.这个压力差变成为热管内热流移动的动力.如果冷热两端温差越大,这个动力也越大.因此总体保持着良好的散热能力.

散热的动力示意如下图

热管适用的场合:

1,在热源附近缺乏散热空间

2,需要从多个热源处进行有效的散热

3,在密闭的空间内进行散热

4,短时间大量散热

5,具有活动的部件

6,要求体积小并且质量轻的设备

风扇和鼓风机:

风扇位置选择的重要性
送风量(升/分钟)和风扇规格上的平衡
风扇容量是在零压力的时候( 无气流阻力时)被确定的. 实际上每个风扇都有它独特的风压/风量曲线(下右图的红线所示),而且设计的时候的数据也是大概的...

‘M0’ 指零风阻时的风流量
‘P0’ 指风阻为无限大的时候的静态压力
更大的风扇直径或者更高的转速用以提高风扇的容量
风扇的容量由其直径,扇叶的斜度还有转速RPM所决定(参见左下图).风扇的噪音则受RPM和扇叶的斜度影响.

所以,一个确定了容量的风扇可以通过提高提高直径来降低RPM和扇叶斜度,增大直径同时也降低也噪音.

风扇的价格与风扇容量由一定的正比关系,但是和直径之间的关系就不太明显.(中下图)

优点缺点
高容量风扇
更好的冷却效果
能够应付更多散发出来的热量
成本较高
消耗较多的能量
噪音较大
平均无故障时间较短

类型的选择:

基本上可以分为两种类型: 轴向型风扇Axial (fan) 和辐射型风扇(离心鼓风机)(Centrifugal - blower).

优点缺点

轴向型风扇成熟的技术
低成本
可以通过调节RPM来调节风量
气流有涡流
机壳的阴影效应
占用体积大
存在气流的耗尽层
在旋转区域那须要网格保护

辐射型(离心鼓风机) 薄的叶片
没有涡流
气流方向性好
气流密度较高
小体积
小面积的网格(进/出风口)
技术较新
成本高
声学噪音受叶片的几何形状影响较严重

2.IBM的一个散热技术
　　IBM为了改进其某些机型的散热措施发展了一种称为"thermal hinge"的技术.这种技术看上去更像是老式的散热器---用一些贯穿于连接键盘与显示器的铰链中间的管子(热管)把cpu和其他部件产生的热量带走......

　　为了满足日益增加的对笔记本机型速度更快,性能更高的要求,笔记本处理器在晶体管数量,处理能力和制造工艺方面都发展的十分迅速.但同时也存在着一些不利的因素,就是这些高性能的笔记本电脑都有极大的发热量.虽然笔记本电脑的制造工艺使得这些部件可以耐受更高的温度,但是严重的发热毕竟是一件烦人的事情,想象一些....你可以拿着一个40w的灯泡多久呢?

　　IBM为了改进其某些机型的散热措施发展了一种称为"thermal hinge"的技术.这种技术看上去更像是老式的散热器---用一些贯穿于连接键盘与显示器的铰链中间的管子(热管)把cpu和其他部件产生的热量带走.

热量从哪里来...

　　先进许多型号的笔记本电脑处理器都消耗多于20W的电力...这些消耗掉能量最后都将作为热量散发出来.未来的笔记本处理器或许将产生更多的热量.大部分的笔记本电脑已经在使用的其他方法进行散热.如果不通过键盘或者机壳的侧面而只使用一些主动散热方式仅可以消散掉大约3W的热量.今年来笔记本电脑都用一个在键盘底下的小风扇以带走更多的热量.

　　尽管如此,笔记本电脑的某些部件或部位仍然可以被感觉到在发热.更大的风扇被应用在笔记本电脑内部以带走更多的热量.一些风扇甚至占用了将近8平方英寸的机内空间...在使用电池运作的时候,这样的风扇是十分消耗电力的,而且在运行的时候也将产生不小的噪音.

解决的方法

　　IBM RESEARCH的研究人员早以意识到现行的主动散热方式只有3W左右的散热量.在他们研究过程中取得了大量的诸如可滑动键盘,热存储器和特殊的散热器等专利.但是这些方法都不可避免增加了笔记本电脑的体积与重量.有些方法是在机壳上锻造出散热鳍片,协助自然对流的空气带走热量,这样笔记本电脑看上去就像一只刺猬了;还有就是把处理器单元移得更靠近键盘,这些都可以增加额外散热量.这些方法给了研究人员不少灵感.

　　thermal hinge技术是MOK发明的.他使用一根热管把cpu产生的热量带到显示器部分的机壳上并通过空气散发出去.

　　thermal hinge大概可以分为两个部分,如右图所示.下半部分是一块位于键盘底下的铝合金板,用来收集从cpu,芯片组或其他部件散发出来的热量,在这块金属板上镶嵌了一根热管.热管与金属板连接的部位同时做为热端吸收金属板收集到的热量,图中铰链一样的部位正好是在连接笔记本电脑显示屏与机身的关节里头,热管的冷端与一块在显示屏背面的金属板连接.这块大面积的金属板正是用来向温度比较低的环境辐射热量的.通过这样的一个装置就可以增加散热效果,因为冷端的空气对流效果优于一般传导散热时的的机壳底部,并且与热端的温差也相对大于一般的散热方式.到目前只有IBM的A20使用了thermal thinge的散热技术.同时也使得A20成为市面上最宁静和散热最好的笔记本电脑之一.

作者: how172 时间: 2005-7-28 10:39

科普，喜欢

作者: huadaoying 时间: 2005-7-28 10:42

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