风冷散热器相关技术浅析之散热片篇.doc

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1、风冷散热器相关技术浅析之散热片篇（2）散热设计：所谓散热片，将热量散失掉是其最根本的1=1的，因此之前的吸热、导热设计都是为散热的冃的而服务的。不论是被动散热的空冷散热片，还是需耍风扇强制导流辅助的风冷散热片，鳍片的职责都是通过与周围环境（空气）的接触将由吸热底传导來的热量散失出去。为了履行此职责，要求鳍片满足四项要求，每项要求又对应着鳍片的一项参数：1•可迅速吸收热量，即吸热底与鳍片间的热传导，对应与吸热底的连接面积（连接比例）。2.可大范围扩散热量，即能够将吸收的热量传导到可与环境进行热交换

2、的每个角落，对应鳍片内部的热传导能力（横截面积、形状）。3.散热面积大，即提供更多与环境进行热交换的场所，对应鳍片的表面积（数量）。4.空气容积大，风阻小，即鳍片间为空气留有足够的空间，可通过足够的空气，对应鳍片的间距。要想鳍片获得优秀的效能，此四项要求必须同时满足，但对应的参数又同时受到散热片总体积、重量以及彼此的制约。在一体成形鳍片中,连接比例、内部导热能力与表面积得益于鳍片的横截面积与数量的增加，但难免影响到鳍片间距与重量；若限定体积，鳍片的横截面积和数量又与间距相矛盾；若限定重量，鳍片的

3、横截面积与数量互相抵触；若鳍片形状、数量不变，增加间距则对体积提出了要求，又会降低连接比例……就算采用后续结合方式，甚至辅以热管等特殊于段，鳍片的设计中仍然难免需要处理两个甚至几个互相矛盾的因素之间的平衡问题。正是这种令人混乱的复杂制约关系，为设计者们提供了发挥的空间，才有今天这多种多样的鳍片设计。下面，就为大家介绍一下几种常见的鳍片形式。鳍片形状:鳍片的设计不论多么“诡异”，基本都可归入两大类之中一一片状与柱状，每一类又可根据单体形状与排列方式细分出多种不同子类，当真可称“花样百出”。片状：片

4、状鳍片是非常典型的形状设计。利用片状“宽广”的侧面与"单薄”的厚度，可以在相对狭小的空间内获得更大的表面积。平行：平行排列是片状鳍片非常典型的排列方式，是“经典中的经典”O平行排列的鳍片，片间距离均匀，空间连贯，利于空气通过。平行排列的片状鳍片最大的优势在于各鳍片形状相同或相似，排列整齐、规律，成形与结合工序相对简单，适合于工业化大规模生产。风槽式：鳍片与吸热底面垂直相连，空气由顶部进入，侧面流出（吹风），或由侧面流入，顶部抽出（吸风）。空气由鳍片与吸热底形成的槽道屮通过，且其间流动方向会发生变

5、化，故而将之称为“风槽式”。目前市场上绝大多数的散热片均系采用此种设计。价格由高端到低端，材质由纯铜到铝合金，工艺由精密切削到铝挤压，都可见到风槽式鳍片设计的产品，可以说是“最经典”的设计。风槽式鳍片设计的目标同样是增大散热面积，除了增大吸热底面积外，最重要的手段就是提高“瘦长比”一一即鳍片高度与鳍片底部厚度的比值。在不增大吸热底面积，不改变连接比例的情况下，瘦长比的提高可以增加鳍片的数量或高度，都可以加大鳍片总表面积。当然，考虑到鳍片内部热量传导的耍求，瘦长比也不应无限制的提高，当其超过一定限

6、度时，鳍片的末端已经不能计入有效散热面积Z内了。这个限度的确定需要考虑到鳍片材质的热传导能力，例如铜质鳍片就可以比铝合金鳍片釆用更高的瘦长比。根据所采取的不同制造工艺，有的可以把鳍片间距做到很小，鳍片做到很薄而大幅增加鳍片数量，将散热片体积控制在较满意的范围内；有的则受到工艺限制，鳍片数量无法大幅增加，只能尽量增加鳍片高度,但散热片体积也随之增大。如果考虑到对散热器工作噪音与风阻的影响，顾虑到风扇的性能，鳍片的数量与高度都不应过分增加，同样需要寻求一个性能最佳的平衡点。此种风槽式经典设计已被沿用

7、多年，而且目前及之后的一段时间内也是市场产品的绝对主流，但它却存在着一项设计者们一直寻求解决的弊端：不论是吹风也好，吸风也好，在散热片的屮心区域都会形成一个空气流动较少的高压区（吹风）或低压区（吸风），如杲再加上轴流风扇轴心风力盲区的影响，此区域的范围有时可以达到散热片底面积的20%以上，倘若又遇到风扇性能不济，甚至可能整个鳍片底部区域的空气流动都非常微弱。此处的空气受两侧气流的彫响，运动非常混乱，虽然所形成的紊流可以与鳍片进行更多的热交换，但由于流动不畅，热量无法排出散热片外；而且，此处往往是

8、发热设备（例如CPU核心）所处位置,是散热片热量最为集中的部分，如不加以处理，会对性能造成相当不利的影响。虽然可以采用更大风压、更小甚至无肓区的风扇，尽量减小高压区（或低压区）的范围，但难免造成耗电的增加与噪音的增大，彫响散热器整体的易用性。针对这一问题，一些厂家采取了改进型的设计一一增加吸热底屮心位置的厚度，在空气沿鳍片流动的方向上形成坡道，既能够形成类似风道的导流作用，消除高压区（或低圧区），又能够增加吸热底的热容量,并利用增大的连接面积将热量更加均匀的扩散到鳍片上。ThermalRight