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浅析数字标牌多媒体播放系统散热技术

中国视听网资讯 更新时间:2009-9-9 8:39:27  编辑:白云  [ ]     手机访问

  由于数字媒体播放系统,较目前的操作系统更强调影音效能,因此对处理器效能及相关散热方面的设计自然会提高,无论从2008年成为话题的数字标牌产品,或是在今年下半年PC相关新产品AIO PC、强调轻薄且长时效性的CULV等将扩大散热市场需求…

  数字媒体播放系统对散热要求的提高,薄型化趋势对设计,散热相关元件如热管以及风扇设计更加重要,而这些需求将带动散热设备相关业者的产能。除以各种技术监控温度外,如何有效率的将热排除机体外,维持机器正常运作所依靠的,就是各式各样散热元件与材料。无论是哪里种尺寸的计算机,在运作期间,各种内部硬件产生大量热能,最主要的热能来源,来自各式各样的组件,例如:中央处理器、芯片组、显示卡、电源供应器和硬碟等。

  为使各部组件在安全操作温度中运作,除了要监控温度外,还必须有一套散热系统将热散逸出去,因为计算机硬件过热不但会减低使用寿命并造成当机,甚至会导致系统崩溃等问题。目前最常见的解决方案为加装散热器以达到维持安全温度,目前最常见的散热系统,主要靠使用金属散热片增加散热面,再加上风扇以加速气流,吸入冷空气并排出热气。

被动式散热解决方案
 最普及的计算机散热方案为金属散热片,这种散热方式被归类为「被动性散热元件」,材料的热传导系数可作为材料散热能力的评断标准,因此在散热领域中,高热传导系数仍是技术发展的主要方向,以导热性佳、质轻、易加工之金属如铝或铜,热传导效果更佳的银则过于昂贵,通常不会采用。

  所谓的主动性散热、被动性散热,主要是以需不需要提供额外的电力,才能执行散热作为界定,散热片是最典型的被动性散热元件,除此之外热导管(heat pipe)也是近年来日益普及的被动性散热元件,至于相对的主动式散热元件,则有散热风扇、水冷循环等方式。

  为了强化散热片的散热效率,还会与其它散热材质结合,例如在发热源与散热片间涂抹「导热膏」,不采行直接贴附接触,导热膏能够加强热传导的速率,与两金属直接贴触相比效果更佳,另一则是增加散热片的散热面积,增加面积的方式即是将散热片以沟槽化方式设计,以沟槽来增加散热面积,目前增加散热面积的做法各家发展出许许多多的样式,以配合不同的芯片与机体。

  热导管则是另一种较常见被动方式的散热解决方案,热导管是一种具有快速均温的特殊材料,其中空的金属管体,使其具有质轻的特点,而其快速均温的特性,则使其具有优异的热传导特性,热导管的运用范围相当广泛,最早期运用于航天工业,现今普及运用于各式热交换器、冷却器等不同的应用领域,扮演热传与散热的角色。

  部分类型的热导管不单只是金属管腔,内部还加入工作流体于封闭腔体,藉由腔体内工作流体因热源,所引发持续循环的液气二相变化,于吸热端及放热端间的往复对流,使腔体表面呈现快速均温的特性而达到热传导的功能。热导管须藉由管体结构形成封闭中空管体,管体须具有承受内外压差的能力,也要具备良好的传热能力,实用热导管之管体材料均为金属,运用于电子散热业界的小形热导管,其管体材质大多为铜,也有因为价格或重量考量而采用铝管或钛管。

  若管体内部以一般流体如空气做为填充物,因这些杂质气体并无液气相变化循环,除了会造成启动温度升高外,在热导管作动时,会被气相作动流体压缩至冷凝端,而占据一定的腔体空间,造成应该均温的管体,在有效作动段与不凝结气体段造成显著温差,而影响其导热效能,有效解决的法为将导管内部抽真空,并防止管体隙缝空气泄入早成腔体不洁,与作动流体或管壁反应产生 。

主动式散热解决方案

  最常见的主动式散热,是利用马达带动扇叶的风扇装置,除了最常见到的计算机机壳、电源供应器上加装外,与散热片、热导管组合成复合式的散热装置,则广泛被应用在显示卡、中央处理器等重要计算机处理器上。除了上述的应用,随著周边产品线路的扩展,硬碟散热、笔电散热垫、笔电夹式散热器,手腕固定散热器与外挂式游戏机散热器,则是近年来开发的新应用。

  风扇的基本构成,扇叶、外框、马达与轴承,外框与扇叶材质通常为塑料材质,如PBT、ABS、PC等,少部分特殊需求则采用金属铝,塑料材质中以PC最佳,PBT与ABS可依照等级与需求,添加其它元素提高物性与化性,但业界有时为了成本考量,将射出成型时的废料,回填重新射出,如此一来便降低成品的质量,但一般消费者很难察觉,通常业界回填比例最高可达30%。

  散热器的扇叶设计部分,常见以单数如7、9、11作为扇叶数,风扇的角度与型状都会影响风压与风量,而这两项则会明显影响风扇的散热效果。影响风压与风量除了扇叶,马达与轴承是另一个参考指标,马达大小与内含线圈数会影响转速与马力,此外相连于马达的轴承则影响整体使用寿命。

  轴承轴心的分类,从较传统的油封、油封加滚珠、滚珠以及最新的磁力气压轴承,不同轴承所带来的影响,除了在运转时所造成的震动与噪音不同外,最重要就是寿命,油封寿命最短,原因是内部的油会随著时间与温度影响而散逸,其后虽然加入滚珠做为改良但效果并不佳,所以目前最常见的为滚珠式寿命也较长久。

  笔电散热垫、笔电夹式散热器,手腕固定散热器与外挂式游戏机散热器,都是以风扇为主要机构的散热新品,透过风扇的对流,达到散热效果,虽然是最简单的原理,也加入些许新元素,例如风向可以自由调整,电力来源改为usb迎合比电需求、加装喇叭让散热器有多功效果等,都是散热器的多元化趋势。

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