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CPU散热与散热器热阻测试解决方案

CPU散热与散热器热阻测试解决方案 卓茂仪器
2021-04-30
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导读:进入夏季,气温回升,CPU散热问题再次严峻。


4月20日,春天最后一个节气,谷雨。

谷雨过后,气温回升,开始进入夏季。


进入夏季,除了气温开始不断创新高外,电脑机箱的温度也在默默上升,温度过高自然会影响电脑性能,出现诸如降速、死机、甚至烧毁CPU等情况。电脑机箱是由不同配件组成的,它们的发热量、耐热程度也都不一样。作为电脑的主要设备和核心部件,中央处理器CPU理所应当的成为电脑散热的关注重点。


1、CPU


高温是集成电路的大敌,通常情况下导致高温的热量来自计算机内部。CPU的频率由内部晶体管电容充放电的速度决定,而充放电的速度取决于电流的大小。因此,晶体管中电流越大,电容充电速度也就越快,CPU运行速度也随之加快,性能得到提升。电流增大了,热功耗也就变大了。也就是说,性能变好,功耗随之变大,释放的热量增加。


CPU高速运行


如果不及时将热量散发出去,轻则影响CPU运行频率和寿命,重则导致死机甚至将CPU烧毁。另一边,对于用户体验来说,最直观的感受大概就是电脑运行效率慢,运行卡,感觉电脑噪音大。其实,这正是CPU过热导致的现象,听到的噪音则是CPU散热器风扇为散热快速运行产生的。CPU散热器是CPU散热的主要部件,散热器对CPU的稳定运行起着决定性的作用,因此散热器性能好坏在一定程度上也影响了电脑性能的好坏。

 

2、CPU散热


CPU的散热系统分为被动和主动两种方式,被动散热是指将CPU产生的热量通过散热片以自然对流和热辐射的形式散发到空气中,因此其散热效果也就和散热片面积成正相关关系。通过散热片散发热量的方式相对简单,但是对比当前CPU运行产生的热量而言,这种方式就显得稍微力不从心。

另一方面,主动散热则是利用风扇或者泵体等设备将散热片上的热量以强制对流的方式带走,比被动式散热效率高,是目前CPU散热的主要方式。因为主动散热多借助风扇等设备,因此在选择散热器时,一些较为重要的参数也与其有关,这些参数包括风扇功率、风扇转速、风扇噪音、风扇排风量以及散热片材质等。

目前市面上散热器的主流散热方案为风冷散热和水冷散热。

 

3、风冷散热器


风冷散热属于主动散热,也就是通过气流主动带走CPU在运行时产生的热量,在设计上通常辅助硬件以达到散热效果最大化。风冷散热器主要由四部分构成,分别是:散热鳍片、风扇、导热铜管以及传热底座。因此,热量的传输途径为:CPU表面→传热底座→导热铜管→散热鳍片,最后由CPU散热器上的风扇吹走鳍片上的热量。

传热底座与CPU直接接触,接收来自CPU表面传来的热量,因此它与CPU接触越充分,表面越光滑,导热效果也就会越好。底座的材料和热管一样多采用铜,这也是因为铜的导热系数大,散热效果好。为增大和CPU接触面积以提高散热效率,传热底座通常有三种热管,分别是直触、铜底焊接和均热板。


各材料导热系数表


导热铜管在单位时间内能带走的热量通常与导热铜管数量以及它的粗细有关。通常来说2根导热铜管就能应对大部分CPU满负荷的发热量,但是一些高端CPU则需要配备4~8根导热铜管才能应对其发热量。总的来说,2根热管的散热器足以满足一般家用、办公的应用场景需求;市场主流是4根热管,主要应用于大部分CPU不超频的情况;部分追求高性能以及超频玩家则应该选6根热管或以上的散热器。


  导热铜管工作原理图


散热鳍片的散热能力与它和空气的接触面积成正相关关系,通常我们会在考虑机箱空间足够的前提下尽可能多的增加散热鳍片,以使得他的散热效用最大化。

 

4、水冷散热器


水冷散热器是指液体在泵的带动下,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、对环境依赖小等优点。


水冷散热器工作原理图


按照散热器散热方式,水冷散热器同样可以分为主动式水冷和被动式水冷两大类。主动式水冷除了具备水冷散热器全部配件外,另外还需要安装散热风扇来辅助散热,这样能够使散热效果得到不小的提升,这一水冷方式适合发烧DIY超频玩家使用。被动式水冷则不安装任何散热风扇,只靠水冷散热器本身来进行散热,最多是增加一些散热片来辅助散热,该水冷方式比主动式水冷效果差一些,但可以做到完全静音效果,适合主流DIY超频用户采用。

 

散热效能的检测是散热器产品研发、制造、品质管理等环节中不可或缺的重要过程,卓茂仪器深耕行业15年,在散热器热阻测试领域具有丰富的行业经验。旗下产品CPU散热器热阻测试系统具有广泛的兼容性,可全面满足风冷散热器、热管散热器、塔式散热器、侧吹散热器、鳍片散热器、水冷和一体式水冷散热器等散热器产品的热阻检测。测试系统热阻测试数据、温差测试数据重复测试结果稳定,热阻值重复测试精度可达±0.003℃/W,在0~100℃的温度控制精度范围可达到±0.3℃,精度高,处于行业领先水准。各通道相互独立无干扰,各通道可测试不同机种,同时支持定制各项参数和测试系统,满足不同客户不同产品的检测需求。产品设计贴合生产和操作实际,设计兼具实用性和可靠性,规格名称自动排序,方便快速查找;通讯和规格参数可按照需求进行个性化设定。自动检测散热器的性能,对应输出PASS或NG信号,保证系统运行正确性。


卓茂CPU散热器热阻测试系统技术参数表(部分)


卓茂仪器不仅提供CPU散热器热阻测试系统,旗下产品更有常规VC(均热板)热阻测试系统、超薄VC(液冷散热)热阻测试系统、热管(Heat Pipe)热阻测试系统,显卡(VGA)散热器热阻测试系统以及5G基站(AAU)散热器热阻测试系统以及光纤(光模块)热阻测试系统等解决方案,产品种类齐全,为热阻测试提供一站式解决方案,从生产制造端开始关注散热问题。



卓茂仪器散热器测试解决方案

 



卓茂仪器服务承诺



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