一、看透控温主力——CPU 散热器
现在CPU频率越来越高,但随之而来的发热量也势不可挡。炎炎夏季即将到来,选择一款好的CPU散热器来保护你的心脏,必不可少。提及CPU散热器,很多读者都会认为那不是很简单吗?其实并非如此。一款散热器从最早的电器元件,到组装成完整的产品,需要经过数十道工序才能完成。而且为了充分保证散热器的良好性能,其中有非常多的学问。不信的话,就跟着笔者来全面了解一下CPU散热器。
1.从外观上看CPU 散热器的种类
对于CPU 散热器的分类可以从很多方面入手,一般来说,可以按散热方式、散热片的材料、电机的工作原理、适用的CPU 类型等方式进行分类。
(1)散热方式:风冷、水冷、半导体制冷
这三种CPU 散热器非常好辨别,一般可以从组成结 构上分辨出来。风冷式CPU 散热器主要是由风扇、金属散热片、扣具以及散热介质等几部分组成(如图1 所示);水冷式CPU 散热器的组成结构与风冷式差不多,最主要的差别在于散热片,水冷式CPU 散热器采用类似水箱式的散热水箱,而风冷式CPU 散热器采用片式的金属散热片(如图2 所示);半导体制冷器只是一面制冷而另一面发热的半导体制冷片(如图3 所示)。
目前市场中基本是风冷式CPU 散热器的天下,而水冷式和半导体制冷CPU 散热器所占比例非常低。虽然在制冷效果方面,半导体制冷的效果{zh0},水冷其次,风冷较差;但价格方面也是成正比。除非是超频狂热者,普通电脑爱好者是不会为了散热,而对一个CPU 散热器花几百元买一个水冷式或半导体制冷式CPU 散热器。当然,下文如果没有特殊说明的话,都是特指风冷式CPU 散热器。半导体制冷器能制造出比环境温度更低的温度,所以说制冷效果{zh0},但实际上,一般半导体制冷器由于使用时功率不够,根本达不到大家想象的效果。
(2)散热片材料:铝质和铜质
CPU发出热量首先传导到散热片,再由风扇带来的冷空气吹拂把散热片的热量带走,而同种风扇所能传导的热量快慢是由散热片材料决定的。从金属的热导率来说,黄金、白银导热效果非常好,但价格昂贵,一般不会应用在散热片中。剩下适合作为散热片材料的常用金属也只有铜和铝了。铜的散热效果也非常理想,但铜质地较坚硬,不容易挤压成型,只能通过铸造成型,加工难度较大,所以市面上以铜为材料的散热片数亮少,价格贵。由于铝的质地较柔软,可以挤压和拉拔成型,所以可以很容易地做成形状各异的散热片,铝便成为生产散热片最主要的材料了。
(如何分辨散热器材质)
将CPU散热器放在手上掂一掂,重一些的一般是铜质,轻一些当然是铝质的。从颜色上说,红色或黄色为铜质,银白色或灰色为铝质。但大家也要注意,有些铜质散热片为防止氧化,会在表面镀一层漆或者其他金属,你可要分辨清楚。另外,还有些CPU 散热器采用复合结构,在与CPU核心接触的地方采用铜,而在散热片方面却采用铝,这种CPU散热器的散热效果倒是不错。
(3)电机工作原理:含油轴承、滚珠轴承、磁浮马达
目前,市面上一些低档的CPU 散热器采用含油轴承(Sleeve Bearing),中档CPU 散热器采用滚珠轴承(Ball Bearing),而磁浮马达(Vapo Bearing)主要应用在xx的CPU 散热器中。一般我们很难从外表
看出是含油轴承还是滚珠轴承,这里教大家一个最简易的办法:用同样的力量拨扇叶,滚珠转动的时间长,而且在停下时会稍稍往反方向回转一下;含油的则明显不一样。我们也可以从产品的包装盒上或者在产品说明书上去分辨。
含油轴承的转子重量全部负荷于轴心,有可能造成轴心与轴承摩擦、运转不顺导致噪音及不转。金属滚珠采用机械结构,优点在于使用寿命长,自身发热量小,噪音小,比较稳定。缺点是无法承受外力撞击。滚珠轴承还可以细分为单滚珠轴承和双滚珠轴承。
磁浮马达风扇不易受异物阻塞,运转更为顺畅,还可在温度超过7 0℃的高温环境下长期运转。磁浮马达运用磁浮原理产生的36 0 度全面吸附作用,让扇叶在系统中悬空运转,使产品没有置放角度的限制,耐撞、耐转、低噪音。
(4)适用CPU类型:Socket 370、Socket 462、Socket 423、Socket 478
大家都知道,CPU 的形状各异,需要与不同的散热器相配合,其中最主要的区别就是扣具的长度和形状,当然还与散热片的形状、大小,以及散热膏位置、大小也有直接或间接的联系。实际上,Socket 370和Socket 462接口类型的CPU散热器基本可以通用,但也不能胡乱套用。虽然它们的大小一样,但CPU 的核心位置和厚度有点差别(如图7所示)。而Pentium 4主要有Socket 423和Socket 478两种接口,由于CPU与CPU插座的接触是通过扣具与CPU插座周围的底座来实现的,因此它们与Socket 370和Socket 462接口的CPU散热器差别在于扣具上(如图8所示)。当然,Socket 423和Socket 478接口的CPU也不xx可以通用,因为它们之间的核心面积可能有所差别
2.解剖CPU 散热器
平常,大家所接触到的CPU 散热器大多是风冷式散热器。虽然我们经常看到千奇百怪的CPU 散热器,而且大小也各异。但万变不离其宗,一个完整的CPU 散热器要由风扇、金属散热片、扣具以及散热介质等几部分组成。其中风扇和金属散热片的制造工艺最为复杂,其质量的优劣又决定了散热器的性能。下面主要以九州风神系列CPU 散热器为例,分别对这几部分进行解剖,以便让大家更好地了解CPU 散热器。
(1)风扇
风扇是将冷空气灌入散热片的表面,直接来降低CPU 的温度,以达到降温效果。拆卸风扇再简单不过,只需一把螺丝刀即可搞定,拧开风扇顶部的四颗螺丝就行了,如图9 所示。如果风扇是采用钢丝
固定,只要从入口处扳开这根钢丝即可,如图1 0 所示。
取下风扇后,可以看到风扇的全貌,如图1 1 所示。大家能很清楚地看到,风扇是由风扇外壳、扇叶、电机、电源线组成。
①扇叶和外壳
风扇材料的选择是很关键的,一些厂商为了节省成本,往往用劣质的再生材料。而一些知名厂商,则采用高纯度黑色的防火阻燃材料,这是一种能{zd0}限度满足风扇质量要求的新型环保材料。风扇外壳和扇叶一般通过铸塑机中的风扇模具,将黑色原料变成风扇扇叶或风扇外壳。如果细心观察风扇,可以看到扇叶除了叶片数目不同外,叶片的大小、形状都会有区别。目前风扇的叶片数目在4片到11片之间,叶片数目会影响到散热效果,同时叶片的形状也对散热有一定影响。在转速一定的情况下,叶片越大、排风量就越大,散热效果就越好。如果电机功率一定的话,叶片越大,空气阻力也会增加,那么转速就可能会减慢。因此,我们不能简单从扇叶判断风扇的散热效果。
②电机
将风扇反过来,可以看到中央是电机。这是风扇中最复杂、也是最主要的部分。电机部分很难取下,笔者为了大家更好地了解电机,只好采用暴力手段取下电机。从如图12所示的图中,大家可以看到电机由一个基础的电机转子绕线、风扇定子和风扇定子内的磁条组成,在风扇电机的电路板中还有一些IC芯片、电阻等元件。除此之外,在轴心位置还有铜环、橡胶垫、塑料垫片等小组件。
③电源线
在这块小型电路板上面,还连接着电源线(分别是红、黑、蓝三根线),与主板的风扇电源接口相连接。大家要注意,有些风扇使用的是假三线,没有测速功能。
(2 )金属散热片
金属散热片(如图14 所示)紧贴在CPU 背面,可以增加CPU 的散热面积,促进空气导流,加速散
热。一般而言,厂商会将散热片的5 个面(尤其是底面)进行打磨抛光,这样可以使风扇底座的表面更加平滑,保证与CPU 核心面充分接触,增进散热效果。虽然这好像是一个小工序,其实在实际操作中需要很严格,在这方面,Intel、AMD公司对其CPU 产品配套的散热片平整度都有所要求,必须以最精细的砂带进行打磨。
你可不要小看那些一片片的散热片,每一片的突出片,都是可以散热的地方。所以散热片除了原材料之外,其表面积以及散热片的片(以剖沟式设计居多,也有的是以涡轮式设计)都决定这个散热片的散热效果。一般来说,表面积越大,散热效果就越好。对于散热片的导热性一般以热阻限定
规格(℃/W)值表示,℃/W 值越小,导热性越佳。
(3)扣具
扣具主要是将CPU 散热器和CPU 固定在CPU 插槽中。因此,扣具的好坏在某些方面来说,与散热片和CPU 的接触够不够紧密有着很大的关系。扣具也有很多分类,比如:单段式扣具、三段式扣具,金属扣具、塑料扣具(主要应用在Pentium 4 处理器)等,扣具的压力不能太大也不能太小或者不均匀,市场上好的扣具的压力{jd1}足够,而且安装也比较简便,为省力型。
(4 )导热介质
导热介质主要有导热硅脂(也称为散热膏)、石墨胶片、铝箔导热垫片、外加保护薄的相变导热垫片。主要用来填补散热片与CPU 表面之间的空隙,使CPU 与散热片能够更为紧密地结合,让热量很容易地传导到散热片上。CPU 与散热片的接触面上,往往真实接触面只是可视接触面的1/100~1/1000,也就是说在接触面上存在有间隙,间隙有空气,这样接触面上就产生接触热阻。无论散热设备设计得多么优异,微小的间隙依然无法避免,那么接触热阻就会产生,将导致散热能力大打折扣,因此必须使用导热介质来填补这些微小的空隙。
我们购买到的散热片上,大部分会直接涂有一层导热硅脂(如图1 7 所示)或是一层石墨胶片。通常,我们在电脑市场上可以买到导热硅脂,或者在购买CPU 时,向经销商要些。
3 .看参数衡量散热风扇的品质
虽然散热风扇的造型千奇百怪,但能逮住老鼠就是好猫。只要这个风扇的散热效果好,就是一个好风扇。大家可能会问,到底应该如何去衡量一个风扇的好坏呢?除了上文所提及的,还要注意以下几个技术参数。这些参数大部分可以在风扇正面或者在产品安装盒、产品说明书上可以找到。
(1)输入功率:目前市场上出售的风扇电压都是直流12V,输入功率一般是在2W 之间。大家都知道,功率越大,风扇的转速越高(也就是风扇风力越强劲),那么散热效果也就越好。但也不能片面地强调大功率。因为功率过大的话,噪音也会很大,影响使用。
(2 )转速:转速与风扇的功率也是息息相关的,其大小直接影响到风扇功率的大小。转速越大,风量相应增大,噪音也越大,一般是4000 转/ 分至6000 转/ 分之间为宜。
(3)风量:风量是指风扇通风面积与该面积平面速度之积。通风面积是出口面积减去涡舌处(也就是中间的轴心部分)的投影面积。平面速度(单位:m/s)是气流通过整个平面的气体运动速度,平面速度由转子的转速和风压决定。当通风面积一定时,平面速度越大,风量就越大,散热效果也就
越好。
(4)风压:为了能够正常通风,散热风扇需要克服风扇通风过程内的阻力。风扇必须产生克服送风阻力的压力为静压,它是对平行于气流物体表面作用的压力。把气体流动中所需动能转化为压力的形式称为动压。风压是静压与动压之和,当然风压越大,风扇送风能力也就越强。
(5 )噪音:风扇运转时,除风声外,若还有其他声音发出,即可判断风扇出现了异音。异音可能因轴承内有异物或变形,以及组装不当而出现碰撞,或电机绕组缠绕不均,造成松脱,都可能产生异音。