散熱器基礎知識講堂

     前言:每年的這個季節,散熱器就成爲大家關注的焦點,雖然它貌不起眼,但對於我們來說還是至關重要的。很多朋友考慮好板+U+xx,並沒有考慮太多我們的散熱器的選購。當然在以前由於工藝的限制,很多CPUGPU以及各種芯片的發熱量都很低,甚至有的就不需要單獨安裝散熱風扇,純粹的被動散熱(指無風扇單獨的散熱片)就可以滿足我們芯片的發熱量。但從近兩年來,很多CPUGPU的製程的改進 ,核心晶體管數目的增多,對散熱性能提出了很高的要求。單純的通過被動散熱已經排解芯片的發熱量,對於我們散熱器也成爲了不可忽視的一小部分。如果散熱不理想的情況下,CPU會罷工哦。溫度過高會引起CPU燒燬的情況也是屢見不鮮!由於早期的CPU內部沒有現在這麼智能化,CPU過熱自動保護功能。在輝煌的AMD Barton2500時代很簡單就可以將這顆U穩定在3.2G的情況下,不過前提是一定要做好散熱哦。否則CPU燒燬的可能性很大。

 

下面我們先來了解下風冷的相關一些重要的參數,大家也同時會看到在一款散熱器的包裝上印刷的一些產品標識如下:

 

從這款標識上面我們可以看到以下參數:重量、尺寸、噪音、壽命、熱阻以及支持的CPU類型。我們這裏就講一下這些主要的參數以及與之相關的一些知識的普及。


1 噪音(Noise 是各種設備越來越受到關注的指標。

  噪音即風扇工作過程中產生的“非樂音”聲響。目前較爲通行的測量標準爲計權聲級測量,通常採用A聲級計權,常用單位:分貝(A)或dBA

  A聲級計權模擬人耳的聽聲規律,能夠較好地反映人耳對噪聲的強度與頻率的主觀感覺,據此製作電計算曲線計權網絡,具有以下優點:

  1.使用單一的評價參數,方便;
  2.該曲線能較好地模擬人耳的聽聲特點;
  3.將主觀因素與客觀物理量恰當結合起來,可用於比較不同場合的噪聲;
  4.可以用於做爲噪聲的評價標準。

  噪音的強度主要有聲強與聲壓兩種衡量方式,聲強(聲功率)是測量物體單位時間內發出的聲音總能量,聲壓是測量人耳收到的噪音壓強值,通常採用對數形式表示,是一種“相對級別”,故將測量儀器稱爲聲級計。原理公式如下:

  聲強級數:SILlog(I/I0)Bel/貝爾)=10 x log(I/ I0)dB/分貝);
  其中I爲測量聲強,I010^(-12) W/m^2爲最小可聞聲強。

  聲壓級數:Llog(p^2/p0^2)Bel/貝爾)=10 x log(p^2/p0^2)dB/分貝);
  其中p爲測量聲壓,p0爲最小可聞聲壓,單位:N/m^2

  由上式可見,0dB是人耳聽力的閾值。120-130dB是一般人能承受的最大聲音。一般人能夠分辨的最小聲音變化是3dB的聲壓或1.5dB的聲強。3dB的聲強增量相當於測得的聲強加倍。而5dB的聲強增量才使人聽到的聲音響度加倍。6dB增量相當於測得的聲壓加倍,而10dB的聲壓增量才使人聽到聲音響度加倍。

  一些典型環境噪音聲級(聲壓)如下: 
  安靜的圖書館或耳語時約爲30dB
  一般家庭約爲40dB
  正常談話約爲60dB
  商用卡車或火車約爲90dB
  噴氣式飛機或起飛的火箭約爲120dB

 

 最後關於噪音如果大家看不懂公式,那我來補充在我們選購的時候噪音問題是一個非常敏感需要考慮的除了銀子以外。誰也不願意買一個大拖拉機回家每天嗡嗡的響,心煩啊!相信大家有用過Intel原裝扇子的朋友,剛買回去感覺還可以3個月以後的噪音會讓你非常不爽。不得已考慮更換吧。Intel原裝扇葉是4線的PWM扇葉(風扇轉速模組,可簡單理解爲風扇智能調速根據CPU負載)轉速在2500-3500轉左右,本身設計轉速稍高加上吊框設計以及市場上混雜的很多假貨intel原包風扇,導致噪音巨大。預計噪音值在35db全速的時候,確實很吵。那麼我們選購時候就要注意,一個負責任的廠商會把噪音這個參數標的很清晰,我們選擇的範圍控制在17-25db這樣子就可以了。當然也不能完全的相信指標,重要的是我們可以實際的聽一下效果,目測一下轉速。要注意噪音這個話題每個人的感覺都不同,比如我聽着22db的噪音很低,有的朋友就感覺很高,這個不能一概而論。每個人對於噪音的敏感度不同。只是建議大家購買時候關注一下噪音值,噪音指標我們先說到這裏。

 

2、轉速(Speed

轉速跟噪音有很直接的關係,除了我們目測以外有專門的測試轉速的一些工具包含一些常用的調速器帶液晶面板可以顯示風扇轉速的一些設備。一般我們現在常用的3P接頭的轉速普通2200-3500轉臺式機的轉速。服務器的暴利扇轉速在5000轉左右了,那是非常的暴力呀。一般轉速在2000轉左右的噪音分貝在20db左右,其實大家仔細觀察一下就會發現,尺寸大的轉速低,相對的噪音也會低一些。另外有的廠家設計的獨特型扇葉,能更好的在高速的情況下保持相對安靜的噪音。推薦:各位在選購散熱器的時候考慮轉速在2500RPm左右或以下的扇子會獲得更好的轉速和噪音的平衡。

 

3風量 Air Flow

風量是風扇最重要的兩項性能指標之一。

  風量即單位時間內通過風扇出風口(或進風口)截面的空氣體積,單位一般爲cfm,即立方英尺每分-cubic feet per minute,或cmm,即立方米每分- cubic metres per minute。風量是風扇性能的整體衡量指標,不受到尺寸、結構、方式的限制,也不限於直流無刷風扇,可適用於任何空氣導流設備。
  相關元素:
  風量=平均風速 x 過風面積。可見,風扇風量的大小基本取決於風速的高低與過風面積的大小。過風面積相同,風速越高,風量越大;風速相同,過風面積越大,風量越大。

  風冷散熱器是依靠空氣吹過散熱片,利用熱交換帶走散熱片上堆積熱量的。顯然,採用同樣的散熱片結構與空氣流動方式,單位時間內通過的空氣越多,帶走的熱量也就越多。因此,其它條件不變的情況下,可以說實際風量對風冷散熱效果起着決定性的作用。

 

4風壓:(上面指標位列出,相對專業一些的)

  風壓是風扇最重要的兩項性能指標之一。

  風壓即風扇能夠令出風口與入風口間產生的壓強差,單位一般爲mmcm water column,即毫米(釐米)水柱(類似於衡量大氣壓的毫米汞柱,但由於壓強差較小,一般以水柱爲單位)。風壓是衡量風扇“強勁”程度的重要指標,如果將風量比作一把武器的揮擊力量,那麼風壓就是這把武器的鋒利程度。

  相關元素:
  風壓主要取決於扇葉的形狀、面積、高度以及轉速,前三者的影響較爲複雜,於轉速的關係則簡單直接——轉速越快,風壓越大。

  風壓直接的影響到風扇的送風距離。風扇出口到散熱片底部看來只有短短的幾釐米,但考慮到複雜、密集的散熱鰭片的影響,要令氣流有效地覆蓋散熱片整體並非想象中那麼簡單。散熱片設計過程中雖然會盡量避免產生過大的風阻,但爲了保證充足的散熱面積,對風壓提出一定要求也是在所難免

5風速:

  風速是風扇重要的性能指標之一,與最重要的兩項性能指標之一風量關係密切。

  風速即風扇出風口或進風口的空氣流動速度,單位一般爲m/s;僅是某一位置的速度數值,不能完全體現風扇的性能。風速在不同位置數值可能有較大差異,且平均值難以計算,一般不用來表示風扇的性能,僅在詳細設計分析中才會使用。

  相關元素:
  風速的高低主要取決於扇葉的形狀、面積、高度以及轉速。扇葉形狀設計、面積、高度的影響較爲複雜,將在後文說明;風扇轉速越快,風速越快,則是顯而易見的常識,無需贅述^_^

  風速的高低會影響到風量以及噪音的大小。同樣的過風面積,風速越高,風量越大;氣流之間、空氣與扇葉、外框、散熱片之間的摩擦都會產生噪音,同樣的風扇、散熱片設計,噪音必然會隨着風速的提升而增大。

  由於一般並不會作爲風扇類產品的性能參數被標示出來,用戶選擇風扇時不會見到,也就談不上注意事項了。


 暫告一段落,後續的我會盡快補充上也希望對大家有所幫助。在接下來的段落裏您將瞭解到:風扇壽命、扇葉軸承分類重點部分、風扇接口以及關於熱阻的相關知識。謝謝大家

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