散热设计中,风扇如何选择?
1.风扇基本概念
1.1 PQ曲线及工作点
-PQ曲线是指风扇的 风压风量 的曲线,设计系统的散热能力与该曲线有直接关系。
-随着系统阻力的不同,风扇工作点沿着PQ曲线移动,低阻力系统风扇风量会较大,系统散热能力强;高阻力系统风量就小,散热效果不理想。故设计时尽量减小系统阻力,使风量达到最大。
-通常情况下,系统设计时把风扇的工作点设计在风量的1/2~2/3处。对于高阻力系统可以设计在风量1/3~1/2处。
1.2噪声指标
-噪声分为声压级与声功率级,风扇一般给定的噪声参数指标为全速状态下的声压级指标,
测试方法为距离风扇进风口1m处测量。
-噪声主要标准:ETS 300 753、GR487、GR63,
ETS 300 753 室内产品在23℃条件下,室外产品:
白天4.1:40℃,4.1E:45℃;
晚上3.4:15℃,3.5:25℃;
NEBS GR63 室内产品 常温27C条件下测试;
GR487室外产品 常温27C条件下测试;
-相对人的感官:
0 ~ 20 dBA 很微弱
20 ~ 40 dBA 微弱
40 ~ 60 dBA 适中
60 ~ 80 dBA 大声
80 ~ 100 dBA 很大声
100 ~ 140 dBA 震耳欲聋
1.3多个风扇噪音的叠加计算方式
风扇规格书中给出的噪声值为全速状态下的参数指标。但实际工作中,风扇一般是处于调速状态,其噪声与转速关系的计算公式:
spec1-spec2=50lg(rpm1/rpm2)
根据单体风扇常温下噪声,评估系统总的噪声,计算公式为:
Ln=L1+10lg n
L1为1个风扇的噪音
Ln为n个风扇的噪音
n为风扇的数量
2、风量计算
2.1所需总风量Q:
Q = C*m*△T
V = Q/(C*ρ* △T) 单位:m3/s
其中:Q:热耗 ;△T:允许温升;C:空气比热 ,V:体积流量
2.2简化的计算经验公式:
V=1.76*Q/△T 单位:CFM
一般: △T取8--15℃。
3、 散热方式
3.1系统散热方式有吹风与抽风方式:
吹风方式:
优点:散热效率高,风扇位于进风口,可靠性高;
缺点:流场分布不均匀,有时会产生散热死角;
抽风方式:
优点:流场均匀;
缺点:散热效率低,风扇位于出风口,可靠性低
3.2适用场景:
吹风方式适用于局部功耗高的系统;
抽风方式适用于内部功耗比较均匀的系统 。
4、 风扇选型
4.1工作点的确定:
根据系统散热需求的总风量及计划使用的风扇数量确定单个风扇的风量工作点Q1;
4.2确保风扇的风量工作点位于风扇PQ曲线的1/2-2/3处:
即确定选型的风扇风量规格Q=Q1/(1/2)或Q1/(2/3);
4.3噪声:
在该阶段考虑风扇选型是要兼顾系统设计规格中的噪声需求;
4.4建议:
风扇选型时,建议选用 PWM 调速功能风扇。其目的:控制噪音,增加风扇寿命,延长防尘网堵塞时间 。
5、 实例分析
5.1散热需求:
标准19英寸1U机箱。
机箱宽度*高度*深度442mm*43.6mm*400mm。
主板尺寸为410mm(宽度)×220mm(深度),热功耗100W。
电源模块数量2个,功率150W,电源模块转化率95%。
整机系统热功耗无集中点,相对比较分散均匀。
风扇供电电压为12V。
5.2计算风量
整机热功耗:Q=100W+150W×(1-0.95)×2=115W
根据计算经验公式:V=1.76×Q/△T,△T取10℃
整机风量为:V=1.76×115/10=20.24CFM
5.3确定散热方式
根据整机系统热功耗无集中点,相对比较分散均匀,整机散热方式采用 抽风 的方式。
5.4风扇选型
*尺寸:根据机箱主板和电源的布局尺寸,确定风扇使用5个40*40*10cm风扇。
*风量:根据整机风量20.24CFM,得出每个风扇的风量为4.048CFM。
系统设计时把风扇的工作点设计在风量的1/2~2/3处
*电压:12V
根据风扇选型手册,选定具体风扇规格:AD0412UB-G70(T)或相近风量风压其他风扇型号。
5.5噪音计算
选定风扇的噪音为29dB,根据公式Ln=L1+10lg n
5个风扇的噪音总量为:L5=29+10lg5=29+7=36dB
对于一些爱打 游戏 的人来说,一款性能过硬,散热良好的 游戏 手机是一个必需品。一直以来, 游戏 玩家都是在追捧像“败家之眼”、黑鲨、红魔这样的专业 游戏 手机。不过这些 游戏 玩家们又有了新的选择,这个选择就是OPPO Reno。有人可能会纳闷,OPPO Reno一款旗舰手机还能在 游戏 体验上超过那些 游戏 手机?说实话,这是真的可以的。因为OPPO Reno手机的散热非常厉害,再搭配上骁龙855和ColorOS 6的全新 游戏 空间,简直完美了!
OPPO Reno作为获得了泰尔实验室五星 游戏 认证和德国莱茵TÜV 游戏 高性能认证的手机,在 游戏 体验这一块自然是有几把刷子的。而在这几把刷子里面,最引人注目的一把可能就是OPPO Reno的三重散热系统了。三重散热分别是琼脂凝胶等材料+石墨+铜管液冷散热这三重。
其实看到这里可能很多 游戏 玩家就已经走不动道了,因为传统的 游戏 手机都是一重散热,偶尔推出个双重散热就可能会被疯抢。而OPPO Reno这款非 游戏 手机却不声不响地推出了三重散热的机制。这让那些 游戏 手机都非常的无奈呀!
同时,OPPO Reno在三重散热的基础上所进行的散热逻辑的设计也是非常完美的。OPPO设计师让大部分的模组都均匀分布在整块L形铜箔上面,以保证整体都能够得到充分的散热。骁龙855作为高通最新的旗舰处理器,在具备了非常强的性能的同时,其发热也同样不可忽视。虽然高通骁龙的处理器自骁龙835以来发热问题已经渐渐得到解决,但是厂商自应当防患于未然。所以,针对高性能的CPU发热多的问题,OPPO Reno的CPU周围被填充上了琼脂等散热材料,以进一步保证手机机身整体的温度都可以被控制在正常的范围内。
以上都是硬件层次上的散热逻辑。OPPO Reno在软件层面上还开发出来了AI冷库的功能,就是为了对付那些平常都不怎么用,但是又爱自启动占据手机运行内存的应用。把这些应用都给冷藏起来,这样无形中就会减少一大部分的内存使用,有了足够的内存,系统就会变得更加流畅,CPU运行大型 游戏 的时候也会更加游刃有余。自然就可以高效的省电了。
OPPO Reno的三重散热系统也不是一个噱头,而是真的可以发挥非常强大的作用。在 游戏 测试里面,开极限的画质同时运行相同时间的一款大型 游戏 ,OPPO Reno的手机机身温度总是最低的。
同时,OPPO Reno在轻薄的机身里面塞进去这么多的散热结构。同时在其他方面的配置上也做到了各自方向上顶尖的水平,比如顶尖的音效和顶尖的拍照等等,这其实是非常难得的。在有限的空间内打磨出更加精致的东西,这体现出来的是OPPO Reno工程师的匠心和为了用户体验而努力的诚意。
以上就是笔者对于OPPO Reno散热的一点浅显的剖析,相信朋友们在了解了OPPO Reno强大的散热系统以后,对这款手机都或多或少的有了兴趣。目前官网已经可以全款预定,如果您想入手一款散热比 游戏 手机好,同时体验又是旗舰手机顶尖的完美机皇,请抓紧行动吧!
笔记本散热设计通常比较复杂
著名的IBM ThinkPad系列笔记本就采用了双散热管系统散热方式,它由三部分组成:双散热管、双散热板以及金属支架。 散热管是其中的核心,它可以有效地将热从一端传导到另一端。管内抽成真空,有纤维和水,一端贴近CPU,另一端则远离CPU。它的工作原理是:真空状态下,水的沸点很低,如果在管子的一端加热,水就会蒸发,把热带到另一端,到另一端后,水会冷却,再流回去,如此反复,CPU发热就很快散发了,其优点是没有活动零件,全部零件都密封在内,不消耗电能,使用可靠,寿命长。
笔记本键盘下方金属板是散热的重要途径
除了散热管外,在主板底部和上部,各有一块金属散热板,CPU等配件产生的高热经由散热管,沿着金属散热板加以传导,再通过机身和键盘,将热排出。由于采用了这种高科技散热技术,使IBM ThinkPad系列笔记本电脑即使长时间使用也不会使机身温度变得很高,提高了使用时的舒适性,而且系统也能够保持稳定,但这种散热设计造价较高,也因此增加了整机成本。
华硕智能型动态散热技术
现代笔记本电脑的散热设计越来越趋向智能化和综合化。象智能型动态散热技术(ADTD II),是华硕独创的低噪音、低震动、低耗能环保设计之动态散热技术,包括了下面的特性: 利用中空铜质散热导管的超强导热性,可在最短时间内将CPU产生的热量透过此导管传至散热片上,并将热散去。超大尺寸铝制散热片附于整个键盘下方,突破空间限制,完全覆盖主板热源,彻底吸收机器内部热力。第二代智能型风扇转速控制技术可以平顺控制风扇转速,有效降低风扇噪音,增加电源使用时间,延长风扇寿命。
1、根据热功率建立包含冷却液温度、流量、换热器内部换热面积的内部换热方程;
2、建立散热器外部换热方程,包含空气流速(风扇决定)、外部换热面积、结构造型(翅片造型、高度、材料等);
大致是这两个主要热量方程。但其中包含的细节太多了,例如内部流体状态参数、换热系数、局部雷诺数、对流换热形式等等,还有外部翅片造型、加工形式等等都对整个设计过程的方程与计算有很大影响。所以一定要查找相应的书籍,找相应的工程经验计算方法才行。能写一本书的东西这里只能提个大概。如果楼主对这方面不是很了解的话,也只能给点启发,但愿有所帮助。
1、保证散热:建议尽量避免边充电边使用手机,充电时尽量避免将手机放置在被子、毯子等散热不好的地方;尽量避免使用散热性不好的保护壳,或者在温度升高时去掉手机保护壳等不利于机身散热的物体;建议尽量避免手机处在户外高温或阳光直射。
2、清理后台:尽量避免多个应用同时运行,经常清理后台软件,可以减少CPU的负荷,同时能提升手机续航。
3、关闭不常用功能:建议选择合理的省电策略,您可以使用手机管家进行相关设置;选择合适的屏幕亮度,您可以下拉状态栏,打开自动调节屏幕亮度的开关。避免长时间使用最高亮度。
4、及时更新系统:新的系统软件版本会不断改善功耗,优化您的使用体验,请您及时关注升级最新系统版本已获取更好的使用体验。
著名的内存制造商海盗船就表示他们在测试内存的时候发现了DDR5内存的发热要比DDR4高得多,其中一个重要的原因便是在DDR5的内存模组中集成了电压调整模块,而原来这个功能应该是放置在主板上,也就是说这颗电压调整模块将会在运行的时候发出大量的热,从而提升DDR5内存的温度,毕竟DDR5的工作电压已经降低至1.1V,照理说温度更低。
对此,海盗船表示他们将会在DDR5内存中采用全新的散热技术也就是双路径热交换技术,从而为DDR5内存进行降温。而这似乎暗示着新一代的DDR5内存将会在散热技术上有很大的改变,无论是海盗船还是其他的内存厂商同样如此,进而影响到DDR5内存最终的售价,而且现在暂时还不清楚DDR5的稳定运行频率处于什么水平,因此对于一些发烧级的内存来说,或许发热量更大。
对于玩家来说,下一代硬件尽管可以提供更加出色的性能,但是随之而来的便是功耗以及发热的提升,这就要求大家在选购硬件的时候,在散热以及供电上更下苦功夫。