風冷散熱器的相關知識介紹

 
    風冷散熱器在電子產品類使用的較為廣泛,特別是現在智能PC的組件功耗及發熱量的不斷提升,如何有效地為PC降溫便成了亟待解決的問題,各式各樣的散熱器競相麵市。從散熱方式上看,目前PC散熱仍然是最常見幾種:風冷、水冷、被動散熱。其中水冷散熱產品價格偏高,安裝繁瑣;被動式散熱的性能偏低,製作工藝上的限製更使其價格沒有優勢;至於其他如液氮、幹冰之類則更屬專家玩家的選擇。風冷散熱性能優良、價格更低廉、安裝更簡便、應用更廣泛,現在及在今後相當長一段時期內仍是PC降溫散熱的主流。   
    風冷散熱器從結構上來說,一般分為4個部分:散熱風扇、散熱鰭片、扣具及附帶的調速裝置。
    風扇   
    PC散熱器中的風扇主要有如下兩種:       
    軸流風扇(方型扇,圓形扇):軸流風扇以其便宜的價格使用最廣泛。其工作原理是利用風扇葉片的揚力使空氣在軸向方向流動,其風扇葉片一般與電動機直接相連,體積小,重量輕。  
   離心風扇(渦輪風扇):
    離心式風扇也叫渦輪風扇,利用離心力,空氣在葉片的半徑方向流動,可以得到很高的風壓,可裝置在通風阻抗大的場合發揮效果,顯卡散熱中多使用此類風扇。   
    風扇承軸技術   
    在PC直流風扇領域按承軸技術可分為以下幾類:油封軸承、滾珠軸承(又分單滾珠和雙滾珠兩種)液壓軸承、磁懸浮軸承、流體保護係統軸承(又稱為合金軸承)等。   
    在國內散熱器市場應用較多的軸承技術有:滾珠軸承,油封軸承以及液壓軸承。油封軸承風扇有製造成本低廉、工藝簡單、低噪音小的優勢,但是使用壽命很低,一般國產扇壽命最高隻有5000-8000小時,而進口扇最高可達1,5000小時。滾珠軸承風扇使用壽命可以達到40,000小時,噪音比油封軸承風扇大,但成本較高。液壓軸承則在工作的噪音和使用壽命上都有突破,壽命可達到4,0000小時。   
    風扇口徑   
    風扇口徑對風扇的出風量也有直接的影響,一般說來,風扇的口徑越大,那麽該風扇的出風量也就越大,風力效果的作用麵也就越大。一般8CM以上大口徑的風扇主要應用於機箱,電源以及目前高端的靜音散熱器。8CM以下的產品應用較廣,大到機箱電源小到內存顯卡等。大尺寸散熱風扇相比尺寸較小的風扇,可以在轉速、噪音更低的情況下獲得更大的風量。   
    扇葉傾斜角度與扇葉數量   
    一般情況下,扇葉的傾斜角度在35℃左右最為合適。選購扇時不要選擇扇葉過多或者過少的產品一般扇葉數量在6-8片之間。如果風扇的風壓高,但扇葉的傾斜角較小,那麽風扇的排風量小但轉速高,帶走熱量的速度快,比較適合全鋁材質的散熱鰭片。若扇葉傾斜角度較大,那麽風扇的排風量較大適合全銅材質的散熱鰭片。而銅鋁結合的散熱鰭片在搭配風扇時,取其中間。同樣風量的情況下,散熱效果和風的流動方式有關。   
    風量和風壓是兩個相對的概念。一般來說,要設計風扇的風量大,就要犧牲一些風壓。如果風扇可以帶動大量的空氣流動,但風壓小,風就吹不到散熱器的底部這就是為什麽一些風扇轉速很高,風量很大,但就是散熱效果不好的原因。   
    風扇功率   
    風扇功率是影響風扇散熱效果的一個很重要的條件?在其他條件相同的前提下,功率越大,風扇的風力越強勁,散熱性能就越強勁。選擇多大功率的風扇完全由你的CPU發熱量來決定。目前市場上出售的都是直流12V的風扇,功率從0.X到5.X瓦不等(風扇的功率=12V電壓×電流)。   
    散熱鰭片其實就是一個被動的熱交換體,這個熱交換體一共分為兩個麵,第一個麵(與CPU接觸)一般打磨越平滑,和CPU底部接觸麵就越充分,散熱效能就越高,第二個麵(與風扇連接)是其風冷散熱器的散熱片與風扇所吹出的氣流和其散熱片一起產生的熱流。   
    散熱鰭片材質   
    常見散熱鰭片選用材質主要有全鋁、全銅、半銅半鋁、貼銅,通過下表可以看出,銀是效率最高的導體,很多工業用的閉合開關會采用銀點,但若應用於PC散熱器領域則成本太高。而銅純銅材料導熱率與純度99.9%銀導熱率非常接近,但成本卻相差幾十倍,全鋁的導熱率位居第三,材料的價格大約為純銅的一半,這也是全銅和全鋁材料在散熱領域應用較廣泛的主要原因。   
    散熱鰭片工藝   
    散熱鰭片從工藝上可分為:切割、鉚合、插齒、回流焊接以及目前比較暢銷的高塔熱管散熱器。目前市場主流的散熱器鰭片在外形上都是標準的四邊形,但也有部分產品擁有自己獨特的外形,其中有以韓國思民為代表的圓形散熱器,還有以Tt為代表的塔式散熱器。相對其它形式的製造工藝而言,鉚合工藝要簡單不少,這也是低端散熱器市場最常見的類型。在主流市場上漸興起的導流管式散熱器則在材料上使用了導熱能力較強的熱導管,在散熱器底部采用全銅材料,而在散熱鰭片上部分廠家采用全銅設計也有部分廠家采用全鋁設計。這樣設計的原理是,首先全銅的吸熱底部將CPU的熱量導出然後通過熱導管將熱量迅速傳導到散熱鰭片上最終散出。從原理上,大家可以看到采用了熱管技術的散熱器熱量都需要經過幾次傳導才能散出,正因如此在不同材料之間的熱阻大小便會對散熱器整體性能有著直接影響。   
    其實,隻要涉及到兩種不同材料結合的散熱器就會麵對熱阻問題。諸如大家常見的:插齒工藝、回流焊接等工藝,無一例外都會牽扯到熱阻問題。這裏AG视讯建議大家在選擇時,還是盡可能選擇那些知名品牌的產品。畢竟,大品牌的產品無論是在設計還是在做工用料上都要好得多。   
    為了降低風扇的轉速,加大散熱麵積是一個非常好的方法。目前,很多靜音散熱器也是通過這種方法來實現靜音目的。不過在加大散熱麵積上各家也有不同的招式,AG视讯常見到加大散熱器方法就是廠家加大散熱器的體積,但也有部分廠家是通過在單位麵積內加大散熱麵積來實現,這種散熱器的代表當數日本ALPHA係列。著名的ALPHA 8045就是在體積沒有增大情況下,通過添加更多的六棱散熱柱來實現增大散熱麵積。麵對這種散熱器,AG视讯在風扇搭配上建議大家選用抽風式散熱結構,因為這將有利於熱空氣的排出。 
    風扇連接部位   
    看過了靜音風扇、了解了靜音散熱器的散熱鰭片,接下來AG视讯要看的是經常被大家忽略的地方——風扇與散熱鰭片的連接方式。由於散熱風扇在高速工作中不可避免的會產生一定震動,如果此時風扇是通過螺絲直接與散熱鰭片固定,那麽因震動而產生噪音就是不可避免的。為了解決震動的問題,眾多散熱器廠家紛紛拿出了自己的對策。其中,最為常見的方法就是在風扇和散熱鰭片之間添加減震材料。   
    散熱器扣具與風扇轉速調節   
    多功能扣具的套件的出現,不但增強散熱器的可升級性能,滿足了不同平台用戶的需求,而且還為贏得更多時市場份額增加了籌碼,可謂一舉多得。而為了使自家的產品具備高散熱性能與靜音兼備的優勢,目前很多中高檔風冷散熱器都附帶了風扇轉速調節裝置。在調節方式上,主要分為自動調節以及手動調節。其中自動調節是指,配合與其匹配的平台使用,風扇會根據環境溫度以及CPU的負載程度來進行自動調節。而手動調節,則是用戶根據自己需要通過調速器來進行手動控製轉速。因為CPU耐溫程度往往會高於溫控風扇的設置點,所以手動調節比較適合注重靜音的用戶選擇。
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