笔记本电脑的散热与热管理

如今,在家中、咖啡馆等非企业办公室场所使用笔记本电脑进行远程办公已非常普遍。由于CPU、GPU和SSD产生的热量较大,需要采取充分的措施,在笔记本电脑有限的空间内高效地散热。为此,均热板(Vapor Chambers)被认为是笔记本电脑散热的有效工具。

笔记本电脑的散热与热管理

▌CPU、GPU和SSD的热量

笔记本电脑的电路板上的组件排列紧凑,铜线用作它们之间的连接。当电源开启后,电流开始流动,不仅组件本身会产生热量,连导线由于电阻也会发热。在笔记本电脑内部的电子元件(热源)中,CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)和SSD(固态硬盘)是产生热量最多的部件。

CPU:笔记本电脑中的CPU相较于台式电脑使用的CPU,功耗更低,运行温度通常在70℃(158℉)左右。当温度过高时,处理速度会被限制以减少热量生成。因此,为了保持一致的高性能,热管理至关重要。

GPU:GPU专注于图像处理,随着4K视频、高分辨率3D图形、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用对顶级图形处理性能的需求增加,其使用变得更加广泛。此外,GPU的并行处理能力在人工智能(AI)开发中也非常有用。GPU的运行温度通常为80℃(176℉),但高性能GPU的温度可能超过90-100℃(194-212℉)。因此,其热管理需求甚至高于CPU。

SSD:SSD作为传统硬盘(HDD)的替代品,是由大量闪存组成的存储设备。在进行大量数据读写的重负载I/O期间,SSD会变得很热,其运行温度上限约为70℃(158℉)。考虑到它可能需要长时间运行,稳定的热管理是必要的。

此外,除了确保CPU、GPU和SSD的温度不超过其运行上限外,还必须确保用于将热量传导出去的热管理方案不会导致周围的电容器或其他组件过热。

 

▌笔记本电脑的散热与热管理

CPU、GPU和SSD产生的热量通过“热传导”、“对流换热”和“热辐射”三种方式散发出去。在这三种热传递方式中,通过与电子元件接触的导线和电路板进行的热传导被认为占据了大部分,其次是从元件表面到空气中的对流换热,最后是通过电磁波从元件表面辐射的热量。

笔记本电脑的散热过程是通过热传导将电子元件产生的热量扩散到它们安装的电路板上。然后,热量通过对流换热传导到周围空气中。针对这一过程的热管理策略包括更快地将元件产生的热量分散到更大的区域,以及降低笔记本电脑内部的空气温度。

热量扩散:将内部电子元件产生的热量更快地扩散到更大区域可以通过以下方法实现:

1.使用石墨片或散热片增加散热面积;

2.使用热管或均热板提高热传导速度。

降低空气温度:可以通过以下措施降低笔记本电脑内部空气的温度:

1.为外壳设计通风孔;

2.根据电路板上的元件布局设计优化的空气流动路径;

3.使用风扇促进空气流动,从而提高散热组件和电路板的热传导效率。

对于CPU、GPU和SSD来说,由于它们产生的热量非常大,仅靠热传导将热量分散是不足以缓解这些热源的热量的。由于笔记本电脑内部空间非常有限,除了扩散热量外,还需要采用其他散热策略,如使用热管或均热板将热量传导到相对远离热源的位置,例如靠近通风口的散热片。热管和均热板因其极高的热导率且无需耗电运行而在这一方面具有优势。

 

▌均热板在狭小空间热管理中的有效性

热管和均热板的工作原理相同,且热导率相近,但热管的金属管状结构使其难以安装在狭小空间中,并且重量较大,不适合需要尽量减轻重量的电子设备。这时,均热板展现出优势:它重量轻且厚度不足1毫米,可以做到非常薄。

均热板是一种金属制成的薄片状散热组件,热导率极高,其工作原理与热管相同。通常,使用网状结构的均热板内部含有一种精细的毛细结构(毛细芯),并充满纯水等工作液体。而DNP均热板的毛细结构采用蚀刻技术制造,具有极其精细和精确的特点。当均热板的一端接触热源时,工作液体蒸发,吸收潜热后形成蒸汽,并流向较低温区域释放热量后重新液化。随后,工作液体通过毛细作用回流至热源位置。这一循环短暂且连续,并且无需外部电源支持。

版权声明:部分内容由互联网用户自行发布,该文仅代表作者本人观点。如有不适或侵权,请联系我们进行反馈,一经查实本站将予以删除。

给TA打赏
共{{data.count}}人
人已打赏
解决方案

LED散热优化指南:工程师必读

2025-2-4 15:55:12

解决方案

如何看待纯铜散热器

2025-2-9 11:27:24

关注热管理网公众号-热管理材料 reguanlicom
0 条回复 A文章作者 M管理员
    暂无讨论,说说你的看法吧
个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索