2022年散热器电脑硬件知识--- .pdf

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1、电脑硬件知识散热器篇一、散热器计算机部件中大量使用集成电路。众所周知， 高温是集成电路的大敌。 高温不但会导致系统运行不稳， 使用寿命缩短， 甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外， 而是计算机内部， 或者说是集成电路内部。 散热器的作用就是将这些热量吸收， 然后发散到机箱内或者机箱外， 保证计算机部件的温度正常。 多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量， 再通过各种方法将热量传递到远处， 比如机箱内的空气中， 然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。散热器的种类非常多， CPU 、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器， 这些不同的散热

2、器是不能混用的，而其中我们最常接触的就是 CPU 的散热器。依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热。 前者常见的是风冷散热器， 而后者常见的就是散热片。 进一步细分散热方式，可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。二、散热方式散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中，散热就是热量传递，而热量的传递方式主要有三种：热传导，热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时， 能量的传递就被称为热传导， 这是最普遍的一种热传递方式。比如， CPU 散热片底座与 CPU 直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体 （气体或液体） 将热带走的热

3、传递方式， 在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量， 日常最常见的就是太阳辐射。 这三种散热方式都不是孤立的， 在日常的热量传递中， 这三种散热方式都是同时发生，共同起作用的。实际上，任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重点不同罢了。比如普通的 CPU 风冷散热器，CPU 散热片与 CPU 表面直接接触，CPU 表面的热量通过热传导传递给CPU 散热片；散热风扇产生气流通过热对流将CPU 散热片表面的热量带走；而机箱内空气的流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走， 直到机箱外； 同

4、时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。散热器的散热效率散热器材料的热传导率，散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等等参数有关。依照从散热器带走热量的方式， 可以将散热器分为主动散热和被动散热，前者常见的是风冷散热器， 而后者常见的就是散热片。 进一步细分散热方式， 可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。风冷散热是最常见的， 而且非常简单， 就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装简单等优点，但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来

5、传递热量， 它利用毛吸作用等流体原理， 起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 可远距离传热、 可控制温度等一系列优点， 并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比具有安静、降温稳定、对环

6、境依赖小等等优点。但热管和液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。在选购散热器时， 可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购，原则是够用就好。三、适用产品类型适用类型是指该散热器产品所适用的产品类型，例如CPU 、显卡、内存、硬盘、机箱等等。特定类型的散热器只能用在相应的产品上。四、接口类型接口类型是特指 CPU散热器所适用的 CPU接口类型，这是因为每种接口的CPU 其外形大小以及发热量都不同，其CPU插座的尺寸和布局也不同，一般不可混用。 例如 AMD Athlon XP使用的散热器就不能用在Socket 478的 Intel Pentium 4 上，反之亦然。当然，现在也有些散热器带

7、有两种支架，这样就可以支持不同类型的 CPU 了。目前常见的接口类型是Intel的 Socket 423 、Socket 478 、Socket 775 以及 AMD 的 Socket A 、Socket 754 、Socket 939 等等。五、 适用 CPU 范围适用 CPU 范围是特指 CPU 散热器能使 CPU正常、稳定工作的 CPU 范围（主要是频率或 PR标称值的范围）。这是因为每种CPU散热器其额定散热能力都是有限的定量，而各种 CPU 的发热量则是不同的， 在选购时要根据所使用的CPU 类型以及超不超频来综合考虑。例如Athlon XP 2400+ 散热器就不能用在Athlon

8、 XP 3200+上，而 Athlon XP 2500+ 如果配 Athlon 2800+ 散热器普通情况下够用，但是如果超频到 Athlon XP 3200+ 或更高，显然又不够用了。六、轴承形式轴承形式是指风冷散热器风扇所使用的轴承类形。在机械工程上，轴承的类形非常多，但在散热器产品上使用的轴承形式按照其基本工作原理分类也就那么三种： 使用滑动摩擦的套筒轴承 (Sleeve Bearing) 和使用滚动磨擦的滚珠轴承(Ball Bearing) 以及两种轴承形式混合这三种。近些年来各大散热器厂商在轴承方面推出的新技术， 诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、 液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也

9、都是对上面这些基本的轴承形式加以改进而成，基本工作原理还是没有变化。含油轴承 (Sleeve Bearing) 是使用滑动摩擦的套筒轴承，使用润滑油作为润滑剂和减阻剂， 初期使用时运行噪音低， 制造成本也低， 但是这种轴承磨损严重，寿命较滚珠轴承有很大差距。而且这种轴承使用时间一长，由于油封的原因( 电脑散热器产品都不可能使用高档油封，一般也就是普通的纸油封)，润滑油会逐渐挥发，而且灰尘也会进入轴承，从而引起风扇转速变慢，噪音增大等问题，严重的还会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动。出现这些现象， 要么打开油封加油，要么就只有淘汰另购新风扇。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

10、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 单滚珠轴承 (1 Ball+1 Sleeve Bearing) 是对传统含油轴承的改进，采用滑动摩擦和滚动摩擦混合的形式， 其实就是用一个滚珠轴承搭配一个含油轴承的方式来降低双滚珠轴承的成本， 它的转子与定子之间用滚珠进行润滑，并配以润滑油。它克服了含油轴承寿命短，运行不稳定的毛病，而成本上升极为有限。单滚珠轴承吸收了含油轴承和双滚珠轴承的优点，将轴承的使用寿命提升到了40000小时，缺点是在加入滚珠之后，运行噪声有所增大，但仍小

11、于双滚珠轴承。双滚珠轴承 (2 Ball Bearing) 属于比较高档的轴承， 采用滚动摩擦的形式，采用了两个滚珠轴承，轴承中有数颗微小钢珠围绕轴心，当扇页或轴心转动时，钢珠即跟着转动。因为都是球体，所以摩擦力较小，且不存在漏油的问题。双滚珠轴承的优点是寿命超长，大约在50000-100000 小时；抗老化性能好，适合转速较高的风扇。 双滚珠轴承的缺点是制造成本高，并且在同样的转速水平下噪音最大。双滚珠风轴承和液压轴承的封闭性较好，尤其是双滚珠轴承。 双滚珠轴承被整个嵌在风扇中， 转动部分没有与外界直接接触。在密封的环境中， 轴承的工作环境比较稳定。因此5000 转级别的大口径风扇几乎都使用

12、双滚珠轴承。而液压轴承由于具备独特的还回式油路，所以润滑油泄露的可能性较小。来福轴承 (Rifle Bearing) 技术的代表厂商是 CoolerMaster ，目前CoolerMaster 已经将旗下的大部分传统含油轴承风扇升级到来福轴承。作为传统含油轴承的改进， 来福轴承采用耐磨材料制成高含油中空轴承，减小了轴承与轴芯之间摩擦力， 来福轴承还带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯，在风扇运转时含油将形成反向回游， 从而避免含油流失， 因此提升了轴承寿命。 来福轴承风扇通过采用以上结构及零件，使得含油及保油能力大幅提升，并降低了噪音。流体保护系统轴承 (Hypro Bearing) 其名称来源于 H

13、Y(Hydrodynamic wave，流体力学波 )PRO(Oil protection system，油护系统 ) ，系知名散热器及风扇设计制造厂家 ADDA 的专利产品，也是在传统含油轴承基础之上进行多项改进而成。流体保护系统轴承与液压轴承可谓殊途同归，两种设计各自采用了一些独到的改进措施，但精髓同为循环油路系统， 各方面的表现也基本相当。 通常产品寿命可达 50000 小时以上。液压轴承 (Hydraulic Bearing) 是由 AVC 首创的技术， 是在含油轴承的基础上改进而来的。 液压轴承拥有比含油轴承更大的储油空间，并有独特的环回式供油回路。液压轴承风扇的工作噪音有明显的降低

14、，使用寿命也非常长，可达到40000小时。液压轴承实质上仍然是一种含油轴承。但这种经过了改进，寿命比普通油封轴承大大延长了， 并且继承了含油轴承的优点运行噪音小。目前液压轴承已经在 AVC散热器中得到了应用， 但并非所有的 AVC散热器都采用液压轴承风扇。汽化轴承 (VAPO Bearing) 是由 Sunon将磁悬浮技术改进而来的，就是把含油轴承的轴套硬度加强， 并且采用特殊的材料， 其内层表面也是经过特殊加工的，这样就克服了含油轴承不耐高温的缺点，再和磁悬浮技术配合， 就大大延长了使用寿命。磁悬浮轴承 (Magnetic Bearing) 的马达有磁悬浮 (Magnetic System

15、，MS)设计，其磁感应线与磁浮线成垂直，故轴芯与磁浮线是平行的， 所以转子的重量就固定在运转的轨道上， 利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空，在固定运转轨道上。因此，磁悬浮事实上只是一种辅助功能，并非是独立的轴承形式，具体应用还得配合其它的轴承形式， 例如磁悬浮 +滚珠轴承、磁悬浮 +含油轴承、磁悬浮 +汽化轴承等等。这项技术并没有得到欧美国家的认可。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 纳米陶瓷

16、轴承 (NANO Ceramic Bearing ， NCB) 在本质上仍然是一种含油轴承，是由富士康在其产品中首先引入的。 传统含油轴承风扇在使用过程中磨损比较严重，长时间使用时的可靠性较低。纳米轴承有效的克服了这个问题：陶瓷轴承技术采用了特殊的高分子材料与特殊添加剂充分融合，轴承核心全面采用特殊的二氧化皓材料，使用冲模及烧结工艺制成， 晶体颗粒由过去的 60um下降到了 0.3um，具有坚固、光滑、耐磨等特性。纳米陶瓷轴承具有很强的耐高温能力，不易挥发，这大大延长了风扇的使用寿命，纳米轴承的性质与陶瓷类似，越磨越光滑。 据测试，采用纳米陶瓷轴承的风扇平均使用寿命都在15 万小时以上。这项技

17、术其实并非真正的纳米技术， 所使用的材料也并非真正的纳米级材料，只不过是采用了纳米这样的字眼来吸引眼球罢了。七、风量风量是指风冷散热器风扇每分钟送出或吸入的空气总体积，如果按立方英尺来计算，单位就是CFM ；如果按立方米来算，就是CMM ，散热器产品经常使用的风量单位是 CFM 。在散热片材质相同的情况下， 风量是衡量风冷散热器散热能力的最重要的指标。 显然， 风量越大的散热器其散热能力也越高。 这是因为空气的热容是一定的，更大的风量， 也就是单位时间内更多的空气能带走更多的热量。当然，同样风量的情况下散热效果和风的流动方式有关。八、 风扇转速风扇转速是指风扇扇页每分钟旋转的次数，单位是rpm

18、。风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇页的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。在风扇结构固定的情况下，直流风扇（即使用直流电的风扇）的转速随工作电压的变化而同步变化。 风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量，也可以通过外部进行测量 （外部测量是用其他仪器看风扇转的有多快，内部测量则直接可以到 BIOS里看，也可以通过软件看。内部测量相对来说误差大一些）。风扇转速与散热能力并没有必然的关系，更高的风扇转速反而会带来更高的噪声，选购散热器产品时如果风量差不多，可以选择转速低的风扇， 在使用时会安静一些。九、使用寿命使用寿命是指散热器产品正常工作的无故障工作时间，优质产品的使用寿命一

19、般都能达到几万小时。 在价格和性能差不多的情况下， 选择使用寿命长的产品显然更能保护我们的投资。十、散热片材质散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的，按导热性能从高到低排列，分别是银，铜，铝，钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵，故最好的方案为采用铜质。 虽然铝便宜得多， 但显然导热性就不如铜好（大约只有铜的百分之五十多点）。目前常用的散热片材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。铜的导热性好，但价格较贵， 加工难度较高， 重量过大（很多纯铜散热器都超过了CPU 对重量的限制），热容量较小，而且容易氧化。而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度， 铝合金

20、的优点是价格低廉， 重量轻，但导热性比铜名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 就要差很多。有些散热器就各取所长，在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。对于普通用户而言，用铝材散热片已经足以达到散热需求了。十一、风扇噪音风扇噪音是风扇工作时产生杂音的大小，受多方面因素影响，单位为分贝（dB）。测量风扇的噪声时需要在噪声小于17dB的消音室中进行，距离风扇一米，并沿风扇转轴的方向对准风扇的进气口，采用 A加权的方式进行测量。 目前常见的 CPU 风扇噪声在 30dBA左右， 一般认为小于 28dBA就还可以了，小于 26dBA就已经很好了。 此外现在很多风扇配合主板后可以有转速自动调节的功能，这对实际使用意义比较大。风扇噪声的频谱特性也很重要， 因此还需要用频谱仪记录风扇的噪声频率分布情况，一般要求风扇的噪声要尽量的小，而且不能存在异音。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -