今天，平板電腦廠家為了讓更多人了解平板電腦，在此特別提出一種用于筆記本電腦的新型平板熱管，具有散熱效率高、機(jī)械強(qiáng)度高、重量輕、成本低、工藝簡單等特點(diǎn)。利用自然對(duì)流冷卻技術(shù)，對(duì)相同尺寸的平板熱管和鋁板固態(tài)傳熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分析了 17W 的加熱功率、55.3℃熱源溫度和55.3℃凝結(jié)面最高溫度下的平板熱管起動(dòng)特性、平均溫度特性、熱功率及傳熱系數(shù)，得出平板熱管散熱器的總熱阻為1.72℃/W，凝結(jié)面最高溫度為49.7℃。讓我們一起來看看吧~

本文通過對(duì)筆記本絲網(wǎng)芯熱管的應(yīng)用試驗(yàn)，分析了絲網(wǎng)芯熱管的管徑、管長和壁厚，并對(duì)絲網(wǎng)芯熱管在筆記本上的應(yīng)用進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明絲網(wǎng)芯熱管是一種能滿足電腦散熱要求的智能溫度控制風(fēng)機(jī)。我司研究人員研究了熱管位置對(duì)散熱特性的影響，該項(xiàng)目主要研究采用熱管、散熱片和風(fēng)扇相結(jié)合的方式，一方面將筆記本電腦產(chǎn)生的熱量通過散熱管傳遞到顯示器背面的平熱管(平板)上，利用平板熱管降低散熱阻，產(chǎn)生整體等溫表面，可有效擴(kuò)大散熱面積，提高散熱效果；另一方面不使用風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)筆記本電腦的靜音設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)研究分析了平板熱管自然對(duì)流冷卻過程中的傳熱特性，并對(duì)平板熱管的傳熱特性產(chǎn)生了啟動(dòng)特性、加熱性能和加熱角度的影響。積累理論計(jì)算所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并指導(dǎo)平板熱管的最佳設(shè)計(jì)。

一、熱管在筆記本電腦散熱中的研究概況

筆記本電腦的大部分熱量來自微處理器。目前，隨著電子元件集成度的不斷提高，計(jì)算機(jī)芯片中的電路越來越多。單片式計(jì)算機(jī)不僅需要最高溫度，而且還需要高溫均勻性。因此，電子元件散熱器的性能直接影響到計(jì)算機(jī)的工作性能。起初，筆記本電腦中的微處理器產(chǎn)生熱量，并通過小風(fēng)扇散熱，但這種方法既不有效也不節(jié)能。傳熱問題已成為影響筆記本電腦發(fā)展的技術(shù)瓶。在這些領(lǐng)域，熱管采用工業(yè)質(zhì)量氣體液相變熱，具有良好的傳熱等溫性。而且熱管能耗低，安裝方便，改變了傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)存在的噪音問題。發(fā)展前景十分廣闊。但是，由于管內(nèi)傳熱機(jī)理的復(fù)雜性，目前國內(nèi)外關(guān)于管內(nèi)傳熱極限的研究尚屬空白。深入研究其內(nèi)部機(jī)理，能更好地發(fā)揮其良好的傳熱性能，解決了筆記本電腦等電子產(chǎn)品的散熱問題。

二、雙管式散熱管在散熱筆記本上的應(yīng)用

 （一）筆記本電腦產(chǎn)生的熱量

微電子技術(shù)的發(fā)展，從而改善了集成電路的性能，降低了成本，硅基CMOS將在21世紀(jì)初成為微電子技術(shù)的主流，微功率技術(shù)是目前微電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。1999年，2.5vc‐mos 設(shè)備采用 0.25um 工藝，使其柵級(jí)功耗降低到 0.15uw/Hz。隨著單片功耗和總功率密度的增加，集成電路的功率密度也隨之增加。2000年，美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)(SEMIC)曾預(yù)測，這項(xiàng)技術(shù)將在2011年投入使用，而美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)也預(yù)言了這一點(diǎn)。這種高性能的微處理器集成了7.053×109個(gè)晶體管，面積為 8.17cnl2，具有低 GHz 的單片機(jī)時(shí)鐘，0.6V 的工作電壓，耗電 177w，如果熱阻提高 0.1℃，50W 的單片機(jī)可提高5℃，150W的單片機(jī)可提高15℃。氣溫上升到10攝氏度，設(shè)備可能受損。因此高效散熱是確保電子設(shè)備可靠運(yùn)行的前提。一般而言，便攜式電腦的熱能主要來自CPU、主顯卡、硬盤、主板芯片組，尤其是北橋和顯卡電源電路。CPU是最大的熱源，筆記本釋放的熱能有三分之一來自于此，因此，高溫對(duì)上述部件的影響是致命的。中央處理器是筆記本電腦的主要組成部分，也是筆記本電腦的核心部件。當(dāng)計(jì)算機(jī)物理原理對(duì)筆記本電腦非常重要時(shí)，其工作原理非常重要。特別是他對(duì)諸如CPU之類的芯片會(huì)釋放大量熱量，熱是CPU的天敵，溫度太高了容易燒掉CPU。半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，不斷提高了CPU的集成度，目前最大主頻超過3GHz。一是芯片運(yùn)行速度加快，運(yùn)算能力不斷增強(qiáng)，但同時(shí)芯片的散熱和耗熱量也在增加。在過去的30年中，制造技術(shù)的變革使得硅片的集成度大大提高。

（二）散熱問題對(duì)晶片發(fā)展的影響

如果芯片性能繼續(xù)以目前的高速發(fā)展，在芯片發(fā)展過程中，能耗和散熱將是最大的障礙。能否解決這一問題，將成為整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)乃至全球經(jīng)濟(jì)所面臨的重大課題。為了提高芯片的效率，研究人員會(huì)調(diào)查更大的緩存存儲(chǔ)器，在同一存儲(chǔ)器中安裝幾個(gè)微處理器?，F(xiàn)在有和超級(jí)計(jì)算機(jī)功能相同的芯片，有電腦的人可以通過語言和表情來交流，手機(jī)的無線通信功能大幅提高了。太陽能微系統(tǒng)1-2級(jí)的高級(jí)工程師劉東子說，解決這一問題的方法是將風(fēng)扇和外部散熱器裝到芯片上，但隨著計(jì)算機(jī)等設(shè)備的體積越來越小，傳統(tǒng)的散熱器將難以繼續(xù)提高其散熱性能。信息產(chǎn)業(yè)正在試驗(yàn)新的冷卻技術(shù)，包括新型液體冷卻劑和低能晶體的生產(chǎn)。制作集成芯片內(nèi)置熱管是目前的主要工作，芯片性能的快速提升帶動(dòng)了以信息技術(shù)為主導(dǎo)的新經(jīng)濟(jì)的興起。但隨著晶體管集成度的不斷提高，晶體管的能耗和散熱問題也日益突出。目前，研究人員在芯片的設(shè)計(jì)和制造上僅限于生產(chǎn)成本。但從廣義上講，能耗和散熱將成為一個(gè)根本性的限制，在芯片的總體設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)真考慮這兩個(gè)問題。

三、風(fēng)扇與散熱板相結(jié)合

風(fēng)扇散熱也是便攜式電腦的基本散熱方式之一，由于其價(jià)格便宜，所以大部分廠商都采用它。一般來說，帶散熱風(fēng)扇的筆記本有兩個(gè)等級(jí)：低風(fēng)和高風(fēng)。風(fēng)扇速度取決于 CPU 溫 度。起初，筆記本的CPU是靠小型的臺(tái)式機(jī)風(fēng)扇冷卻的。這種方法耗電大，散熱效果不好?，F(xiàn)在電扇設(shè)計(jì)更科學(xué)了，很多筆記本產(chǎn)品都會(huì)把風(fēng)扇從原來的垂直板改成平行板，散熱風(fēng)機(jī)與主板平行，不受機(jī)體厚度的限制。大型風(fēng)機(jī)可提高冷卻效率，平行主板設(shè)計(jì)可使機(jī)體變薄。為散熱，風(fēng)機(jī)一般都配有散熱片。一般來說，散熱片的面積越大，其熱導(dǎo)率越高，散熱效果越好。CPU的頂部是金屬板，底部是電扇。軸流風(fēng)機(jī)技術(shù)成熟、成本低廉，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。氣流被渦流和有機(jī)外殼所掩蓋，體積巨大，有消耗空氣的冰在里面。風(fēng)機(jī)葉片薄，無渦流，氣流方向性好，氣流密度高，占用空間少，工藝新，成本高，葉片幾何尺寸對(duì)噪聲影響大。輻射風(fēng)扇因其具有空間小、噪聲大等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛地應(yīng)用，但是你不能像在臺(tái)式電腦上那樣把CPU打壞。因此，熱量會(huì)向其他部件，如硬盤或電池散熱。而且空間太小，很難形成對(duì)流，除了將風(fēng)扇移向主機(jī)一側(cè)外，還可排出熱氣，吸入冷氣以散熱。風(fēng)扇冷卻過程中耗電較大，采用智能溫控系統(tǒng)對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行降溫是必要的封面區(qū)域。電腦系統(tǒng)的溫度達(dá)到一定的溫度后，風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)開啟。當(dāng)系統(tǒng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，CPU 的標(biāo)稱頻率將下降到 1gn。如果系統(tǒng)溫度下降到一定的溫度，CPU的工作頻率就會(huì)恢復(fù)到標(biāo)稱頻率。當(dāng)系統(tǒng)的溫度持續(xù)下降到安全區(qū)域時(shí)，風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)切換。從那以后，智能溫度控制不僅有效地幫助了筆記本電腦的散熱，還為CPU提供了自我保護(hù)功能，使整個(gè)系統(tǒng)更加可靠，壽命長，節(jié)省了機(jī)器的電力，降低了噪音，很多廠家都承認(rèn)了這項(xiàng)技術(shù)。

四、四種新型平板熱管

金屬板面上設(shè)有通孔，金屬板面上設(shè)有多個(gè)交疊的通孔，使蒸汽通過金屬板壁附近的空隙，使金屬板熱管凝結(jié)面溫度分布更加均勻。這種新的平板熱管有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）核心部分由狹窄的重疊孔組成，制造過程相對(duì)簡單。（2）縮短了液體介質(zhì)的回流，改善了平板熱管的毛細(xì)管截面；（3）性能良好；（4）平板熱管由熱管中使用的鋁組成，而且它們之間的重量很輕。

為了研究平板熱管的傳熱特性，建立了平板熱管實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)包括受限空間，平板熱管，電熱塊，穩(wěn)壓電源，采集設(shè)備，熱電偶等。為了保證試驗(yàn)在自然對(duì)流環(huán)境中進(jìn)行，建立了試驗(yàn)限制區(qū)。在銅加熱塊內(nèi)嵌入電熱棒，用平板熱管對(duì)其進(jìn)行加熱。這種電熱塊的受熱面為25mm×20mm，板式熱管外徑205mm×160mm×3mm，內(nèi)裝8.3ml丙酮工作液。加熱器用鉗子將加熱器加熱到平板熱管蒸發(fā)表面底部的中線，加熱塊由昭新bxn-605d直流穩(wěn)壓電源供電，通過改變電壓，使平板熱管承受不同的熱負(fù)荷，在冷凝面上均布6個(gè)T形熱電偶9 個(gè)。該數(shù)據(jù)采集器采集了34970A的熱電偶測溫信號(hào)，并用計(jì)算機(jī)軟、硬件讀出溫度值。對(duì)相同尺寸的實(shí)心鋁板進(jìn)行了試驗(yàn)，并與熱管板在相同條件下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

垂直放置時(shí)，26℃、13W加熱功率時(shí)，平板冷凝管段熱源溫度θs和最高溫度θC均隨時(shí)間變化。由于平板熱管本身和保溫材料都具有一定的熱容，凝結(jié)段和環(huán)境之間為自然對(duì)流換熱條件，換熱系數(shù)極小，約需25分鐘才能與環(huán)境連接。散射熱阻Rs是熱源溫度θs和平均蒸發(fā)表面溫度θE之間的差，即Rs=(θs-θE)/P(1)，在26℃下垂直放置。結(jié)果表明，當(dāng)加熱功率從7W提高到17W時(shí)，平板熱管與固體鋁板之間的擴(kuò)散熱阻 Rs 和自然傳熱系數(shù) Rs 基本相同，平板熱管與固體鋁板相比，導(dǎo)熱系數(shù) Rs 降低了約 60%。這是由于：當(dāng)加熱功率較小時(shí)，平板熱管中的蒸氣量較小，所以平板熱管在平均溫度下的優(yōu)勢并不明顯；當(dāng)加熱功率較大時(shí)，加熱功率從 7W 提高到17W，平板熱管在平均溫度下的優(yōu)勢并不明顯；當(dāng)平板熱管溫度達(dá)到 2.01℃/w 時(shí)，平板熱管的總熱阻由 2.88℃/w 降低到1.72℃/w；當(dāng)平板熱管溫度達(dá)到2.01℃/w時(shí)，平板熱管的總熱阻由 2.72℃降低到 1.44 倍。板式熱管冷凝表面自然對(duì)流熱阻由 1.52℃/w 下降到 1.35℃/w。當(dāng)加熱功率增加時(shí)，θ 和 θC都會(huì)增加。固體鋁板材在13W的加熱功率下，冷凝溫度持續(xù)升高。采用17W的加熱功率，可使平板熱管冷凝面最高溫度達(dá)到49.7℃，保證人體不會(huì)燒傷，同時(shí)熱源溫度達(dá)到53℃，保證筆記本電子元件穩(wěn)定、正常、高效運(yùn)行。

研究發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)散熱阻Rs隨傾角的增加變化很小。板式熱管的熱阻RH、自然對(duì)流熱阻RC和總熱阻Rt隨傾角的增大而減??；其原因是，隨著傾角的增大，重力增大，但相對(duì)于通道尖角所提供的毛細(xì)力，重力的影響不明顯，因此改進(jìn)幅度不大，只 有8%左右。在13W加熱功率范圍內(nèi)，隨著傾角的增大，自然對(duì)流熱阻RC降低，凝結(jié)面與熱管氣流方向的夾角減小，凝結(jié)面變小，自然對(duì)流傳熱也增大；平板熱管和實(shí)心鋁板凝結(jié)面溫度分布不均勻。在冷凝表面上分別對(duì)9個(gè)測溫點(diǎn)進(jìn)行了溫度比較。顯然，平板熱管的凝結(jié)表面溫度總是低于鋁板固體中相應(yīng)位置的溫度。在相應(yīng)條件下，鋁板凝結(jié)段的最大溫差不大于2℃，而鋁板固相中的最大溫差約為5℃。

六、結(jié)束語

筆記本電腦的性能越來越好，散熱也變得越來越重要，它直接影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)便攜式計(jì)算機(jī)來說，空間和電力是有限的，統(tǒng)的空氣冷卻方式越來越不能滿足散熱的要求。在便攜式計(jì)算機(jī)散熱系統(tǒng)中，廣泛使用散熱性能好的熱管。結(jié)果表明，該熱管可以滿足低環(huán)境溫度條件下筆記本電腦自然對(duì)流散熱的要求。在較高的環(huán)境溫度下，帶風(fēng)扇的熱管可以滿足散熱要求。智能溫控風(fēng)機(jī)在溫度持續(xù)上升時(shí)，通過提高風(fēng)機(jī)冷卻速度，增加熟管總傳熱系數(shù)，滿足冷卻要求。我司平板電腦功能特點(diǎn)非常深受大眾的喜愛，是專業(yè)的集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售電子產(chǎn)品一體的創(chuàng)新型企業(yè)，大家如果對(duì)于平板電腦有任何需求，請(qǐng)咨詢我們哦~