在極端炎熱的氣候中,電子設備和機械裝置的散熱效果對于生產效率起著關鍵的影響作用。良好的散熱可以延長相關組件的使用壽命,從而使它們運行得更好、更久、更高效。這時就不得不提到電子散熱器。
嚴格地說,電子散熱器包括任何吸熱或散熱的物質或設備,用于冷卻在使用過程中可能發熱的零件或組件,是一種廣泛使用的冷卻裝置。在極端情況下,電氣或機械熱積聚可能會導致整個系統發生故障、火災、爆炸或致人受傷,因而許多電子和機械設備都借助散熱器進行輔助散熱。
常用電子散熱器的類型很多,各型號產品的外觀也各不相同。不過,大多數電子散熱器具備一些共有的關鍵特性或特征。
01散熱器類型
電子散熱器的類型很多,但它們基本均由金屬制成,通常是銅或鋁。
電子散熱器最常見的一種設計就是我們熟悉的“翅片”結構。此外,還有使用針、沖壓和其他成型技術制成的散熱器,這些結構能增加表面積和整體傳熱率。
大多數電子散熱器是被動式散熱。因此,只要它們與特定零件或部件保持直接接觸,它們就能自然地將熱量從熱源處傳導出去,幾乎無需其他設備或工藝。
為了增強散熱效果,通常也可以在電子散熱器上加裝額外冷卻裝置(如動力風扇),采用這種技術的產品通常稱為主動散熱器。
下面我們對比幾類廣泛使用的電子散熱器。
被動電子散熱器
這是一種在冷卻部件時不直接使用任何附加產品或工藝的電子散熱器。當您將被動電子散熱器接觸到電氣或機械部件上時,產生的熱量會因直接接觸而得以散出,從而釋放到周圍的空氣中。
由于被動電子散熱器可以作為獨立的解決方案來執行散熱任務(不依賴風扇或其他冷卻方法),所以被動電子散熱器通常比許多主動電子散熱器更大。典型的翅片或針形布局增加了散熱所需的表面積,因此它們能將熱量傳遞到大氣中,從而降低部件溫度。同時,它們也是一種成本相對較低的熱傳輸解決方案。
主動電子散熱器
主動電子散熱器是一種使用風扇、水泵或其他動力裝置來增強冷卻能力和加快傳熱速度的裝置。在計算機和其他電子系統中,這類散熱器通常由設備的內部電源供電。
最常見的主動電子散熱器的形式是在散熱器的上方或側面直接安裝一個或多個風扇。這些風扇會持續推動/拉動空氣穿過金屬冷卻器,以提升散熱效果。
高級主動電子散熱器可能會使用水或其他液體將熱量從熱源帶走。最簡單的液體冷卻裝置稱為閉環冷卻器(CLC)。在CLC裝置中,泵會不斷地將固定體積的水或冷卻液吸入密封的管網。液體流經一個與被冷卻部件直接相連的區域,通過接觸板吸收熱量。然后液體被導入散熱器,與周圍空氣發生二次熱傳遞。通過這種方式,液體會在冷卻后再次循環,這個過程將一直持續下去。
風扇或泵驅動的主動電子散熱器廣泛應用于電子產品的溫度控制系統,以保護和提升各種芯片、LED、IC模塊的性能。特別是電腦的CPU和GPU,它們在工作時通常會產生大量的熱量。
銅制電子散熱器
銅的傳熱性能十分出色,因此常被用作各種電子散熱器的核心材料。它是一種優秀的熱導體,能快速有效地將熱量從待冷卻設備或電路中吸走。不過一般情況下,銅制電子散熱器的成本比常用電子散熱器(如鋁制電子散熱器)更高(重量也會達到大約三倍)。
鋁制電子散熱器
雖然鋁的導熱效率比銅低,但它更輕,價格也更便宜。在薄板(擠制鋁材)中使用時,它的結構會非常堅固,類似于大多數銅制和鋁制電子散熱器的構造。在許多鋁制電子散熱器中,熱量可以通過許多薄金屬翅片散發。
某些電子散熱器(如插片式電子散熱器)由銅和鋁共同制成。底座或接觸板使用一種金屬(通常是銅),散熱器使用另一種金屬的情況也不少見。
翅片式電子散熱器
翅片式電子散熱器的中心是一個實心金屬塊,并有許多翅狀薄板從中心塊向外延伸。這種設計能增加散熱器的表面積。它可以使散熱器所連接的部件更高效地傳遞熱量。
設計和制造散熱器翅片的工藝有多種,目前最常用的是鍛造或壓鑄模型,或數控加工及銑削。壓鑄翅片散熱器的價格較低,適合大批量銷售;而數控銑削翅片散熱器通常成本較高,但質量更優。
針式電子散熱器
帶針的電子散熱器可以簡單地稱為針式電子散熱器,也可以稱為針翅式散熱器。在針式結構中,芯塊由一組從底座向上或向外延伸的針或桿構成。針本身可以是圓柱形、橢圓形或方形。
針式散熱器的總表面積通常大于翅片式散熱器。但是,在許多日常應用中,針式散熱器對性能的優化程度有限,因而它們的應用范圍通常不如翅片式散熱器廣泛。
02選擇散熱器時的考慮因素
選擇合適電子散熱器的主要衡量因素包括:
部件的功耗水平。這個值通常被稱為TDP(散熱設計功耗)。TDP通常用作組件功耗的基本值,常用于CPU和GPU中。
組件為呈現最佳性能所需的冷卻溫度。
安裝散熱設備所需的空間。
能為您的系統提供卓越散熱性能的散熱器設計或布局類型。
考慮選擇的主、被動散熱器類型。
您購置冷卻器的預算。
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原文標題:選購指南|極端高溫下設備如何降溫?電子散熱器全解析,這篇講得超明白!
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