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热管和散热鳍片有啥用?笔记本散热设计了解下

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热管和散热鳍片有啥用?笔记本散热设计了解下

       在笔记本的散热模块中,最关键的三要素就是热管、散热风扇和散热鳍片,此外还有用于提升它们之间接触面积和导热效率的元素。

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隐藏的中介和填充层

       很多笔记本在CPU、GPU、显存和供电模块等芯片的表面都覆盖有一层铜质的散热片,作为芯片与热管之间的“中介”,它的首要任务就是将热量迅速从芯片体内“抽出”,还起到了增加接触面积和扩大散热面积的功效。

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       实际上,在芯片与散热片、散热片与热管之间还存在着一层作为填充物的导热硅脂,真正“讲究”的散热设计,还应该对散热片和热管的表面进行精细的打磨——铜质的散热片和热管表面普遍非常粗糙,在微观上会影响它与导热硅脂的充分接触。

       但在使用CNC等工艺对金属表面进行打磨和抛光后,则可以最大化它们与导热硅脂的接触面积,这样才能以100%的效率实现热量的传导。

       至此,在“CPU/GPU→导热硅脂→散热片→热管”这个过程中,笔记本的散热之旅已经进行到了一半,接下来就是如何将热量“消灭”于机身之外。

来自热管的任务

       热管是由纯铜打造的一段中空的金属管道,与CPU/GPU芯片接触的部分为“蒸发端”,与散热鳍片接触的部分则为“冷凝端”。

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       热管内填充有冷凝液(如纯水),其工作原理是芯片表面的高温会将热管蒸发端部分的液体转化为蒸汽(真空状态下沸点很低),并沿着管腔移动到热管的尾部(冷凝端)。

       由于这个区域温度相对较低,所以热蒸汽很快就会被还原为液体,并通过毛细作用沿着热管内壁流回原始位置,周而复始完成热量的传递。

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       与台式机领域的处理器和显卡所用的圆柱形热管不同,笔记本内部空间极为有限,必须先将热管的管芯结构从圆柱形压扁后才能塞进去,而不均匀或过度的扁平化会阻碍管芯内液体的转移,而过度的弯曲也会影响导流效果。

散热鳍片的功效

       对笔记本的散热模块设计而言,热管的直径越粗,数量越多,导热效率自然也就越高。但是,想在最短时间内将热管冷凝段的热蒸汽还原为液体,对搭配的散热鳍片也提出了更高的要求。

       散热鳍片在电子工程设计的领域中被归类为“被动性散热元件”,它的材质以铝和铜为主,工作原理是将从热管传递来的热量以对流的形式散发掉,散热效率取决于表面积的大小。

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       由于当前连游戏本都开始了“瘦身竞赛”,这就导致散热鳍片不能再通过厚度增加表面积,只能依靠增加散热鳍片模组的长度或数量、增加散热鳍片扇叶的密度加以改善了。

       需要注意的是,除了少数采用无风扇设计、追求极致轻薄的笔记本以外,散热鳍片是不能独立存在的,一组散热鳍片就必定对应一个散热风扇和对应的散热出风口。

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       原因很简单,对搭载15W或更高TDP处理器的笔记本而言,散热鳍片根本无法满足芯片内散发出来的热量,必须借由风扇通过从外部吸入的冷空气来驱走这些热量!

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