笔记本是如何散热的? 笔记本, 散热

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随着移动处理器的性能越来越强，笔记本所发出热潮更加逼近我们。在台式机中，散热一般也只是电脑用户关注的对象，因为在台式机中，散热并不存在什么技术上的瓶颈。而笔记本就不同了，在性能与便携性对抗中，散热成为最关键的因素，笔记本散热，其实一直就是笔记本核心技术中的瓶颈。热量从哪里来？

　　曾经引起争论的台式机处理器不仅能够在笔记本电脑中使用，而且是一个非常优秀的性价比解决方案。但由于台式机处理器的耗电、发热量较大，所以使用在笔记本电脑中就可能因散热不良而引起故障，这也是Mobile版处理器存在的理由，。而早期“M”版本处理器采取以性能换温度的做法虽然在一定程度上解决了散热问题，但相对低下的性能实在令人头疼。毕竟在方便性满足后，人们对笔记本电脑的性能又提出了新的要求。


　　现在许多型号的笔记本电脑处理器都消耗多于20W的电力，如最新的Mobile P4-M，虽然采用最新的一些技术，使得整体平均能耗可以下降到2W，但是其峰值功率依然在30W左右。这些消耗掉能量最后都将作为热量散发出来。不要认为处理器是笔记本电脑中发热量最大的部分，事实上处理器所散发的热量仅占内部整体发热量的7%左右。之所以强调处理器的散热方式是因为它是一个集中散热的产品，如果散热处理不当则有可能导致整机报废（处理器烧毁），所以我们将笔记本电脑的散热性能好坏集中在处理器上。


　　早期处理器能耗较低（Pentium时代），不需特殊处理散热部分，只要简单采用被动散热即可满足处理器的散热需要——即采用散热片足矣。在进入PentiumⅡ时代后，这种方式显然不能有效降低处理器核心温度，于是主动散热方式开始使用在笔记本电脑中。早期的主动散热依然局限在风扇+散热片的组合，该组合热效率低且体积、功耗都偏大，所以在进入高性能的Pentium Ⅲ处理器时代后各种新的散热设计进驻笔记本电脑内部，而到了P4-M，设计功率达到30W，散热，更是迫在眉睫。


早期散热结构(风扇+散热片)

　　长久以来，散热问题一直是笔记本电脑最大的技术瓶颈，因为它关系到笔记本电脑的稳定度，许多不明原因的死机都是因为散热问题无法解决。今年3月4日，英特尔公司的移动P4处理器一推出，几乎所有的笔记本电脑厂商都纷纷推出了采用P4处理器的机型。但是在享有更强运算能力的同时，高耗电量和散热量两个不容忽视的问题也紧随而来，成为让笔记本电脑制造商最头疼的事情。移动P4芯片无疑成为考验各大品牌笔记本电脑散热系统的试金石。
　

散热的基本知识：

　　散热，我们在台式电脑中已经接触很多了，无外乎就是一个热量传递过程，也就热传导、对流、辐射等几种方式，通常在电脑中应用到的就是风冷技术，而在笔记本中，风冷依旧的主要的散热方式，不过由于它的空间和耗电量的局限性，热管散热技术被普遍应用到笔记本电脑中。因此，在笔记本中，绝大数的散热方式：风扇＋热管＋散热板的组合。

风扇:

　　风扇是起着强制对流的作用，属主动散热方式。风扇容量是在零压力的时候( 无气流阻力时)被确定的. 实际上每个风扇都有它独特的风压/风量曲线(下右图的红线所示)。

　　‘M0’ 指零风阻时的风流量，‘P0’ 指风阻为无限大的时候的静态压力。更大的风扇直径或者更高的转速用以提高风扇的容量。容量由其直径,扇叶的斜度还有转速RPM所决定，风扇的噪音则受RPM和扇叶的斜度影响。一个确定了容量的风扇可以通过提高提高直径来降低RPM和扇叶斜度,增大直径同时也降低也噪音。

　　目前风扇的基本上可以分为两种类型：轴向型风扇Axial (fan) 和辐射型风扇(离心鼓风机)(Centrifugal - blower)

轴向型风扇

　　轴向型风扇，技术成熟，成本较低，可以通过调节RPM来调节风量，气流有涡流，机壳的阴影效应，占用体积大，存在气流的耗尽层。

辐射型(离心鼓风机)

　　辐射型(离心鼓风机)风扇具有薄的叶片，没有涡流，气流方向性好，气流密度较高，点用体积小，技术较新，成本相对高，声学噪音受叶片的几何形状影响较严重。


　　在笔记本中，由于空间不够，加上噪音的影响，辐射型风扇被普遍采用。而且也不能象台式机中那样对着CPU吹，这样会将排出的热吹到其他元件上，如硬盘或电池。而且空间太小，也不难形成对流，没有别的选择只有将风扇移至于主机旁边，如此便可排出热风并吸入冷风来散热。

从背部看到的风扇


热管散热：

　　热管散热是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术，1963年由美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover发明了，并由IBM最初引入笔记本中。


　　典型的热管是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据需要可以在两段中间布置绝热段。当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料*毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。

　　散热的动力示意如下图：

　　热管适用的场合：

1、在热源附近缺乏散热空间
2、需要从多个热源处进行有效的散热
3、在密闭的空间内进行散热
4、短时间大量散热
5、具有活动的部件
6、要求体积小并且质量轻的设备


　　热管散热技术在笔记本电脑中被广泛应用，以IBM ThinkPad最为常见。最近也开始走入台式机中。

笔记本中的热管，热端置于CPU上方的散热片上


散热板：

　　和台式机不同的是，笔记本中的散热片不可能做的那么厚，为了保证散热面积，一般是做的薄而大，因此称之为散热板，将散热片作得如此大，就是希望能将笔记本电脑中处理器的集中于一点的热量传递到整片散热片上。主机板的底部和上部，各有一块金属散热板，在CPU的位置，有协助散热的系统，接收来自处理器产生的热，并将它导入热管，这些高热经由热管，沿着整块金属散热板加以传导，甚至在LCD背部也有一块散热板，协且散热。

　　位于主机板上部的散热板，和键盘接触，热就会从键盘排出。热管收集由CPU散发的热量并且带到散热板上，同时由一个风扇把冷却空气吹向散热片带走热量。
含散热片与热导管的散热板
作用于显卡芯片上的散热片（这是GF2 GO 图形子卡）

笔记本散热示意图：

　　从前面的介绍，可以看出笔记本散热的基本形式，即CPU上覆盖的散热片收集由CPU散发的热量，并且能过热管带到散热板上，同时由一个风扇把冷却空气吹向散热片带走热量。