笔记型电脑散热系统之研究-TW

台湾学生写的论文：笔记型电脑散热系统之研究.pdf (1.1 MB)




国 立 成 功 大 学
工 程 科 学 系 硕 士 班
硕 士 论 文
笔记型计算机散热系统之研究
A study of thermal management
for Note Book PCs

研 究 生：吴培立
指导教授：周荣华

摘要
近年来，随着轻、薄、短、小的需求与高性能微处理器的使用，散热设计一直是笔记型计算机性能好坏的重要因素。本研究采用IBMT-40 当作分析的模型，使用FLOTHERM 3.2 对笔记型计算机系统内部进行散热装置之仿真分析，目标在达到理想的CPU 温度。首先，进行实验以验证FLOTHERM 的准确性，实验与仿真CPU 温度最大误差为2.6%、热阻最大误差为5%，验证FLOTHERM 在热分析上之准确性。
分析结果显示，考虑风扇的位置及流道，离心式风扇(Blower fan)出口区风速能有效的作用在散热片高温表面，减少系统内部回流的发生。就鳍片厚度及其片数对散热性能之影响而言，在基座面积为50mm2、鳍片片数24 片、厚度0.6mm 可得到一个最佳CPU 温度值。
使用多根热管能有效降低热阻，但受限于冷凝端的散热效率(小鳍片、低风速)，添加第三根热管比使用二根热管，热阻约下降4%左右，差异很小。经整体仿真分析，RHE(Remote Heat Exchanger)散热模块，总热阻约为1.33oC/W 左右；双散热片模块热阻约1.29oC/W 左右；双风扇模块热阻约为0.93oC/W 左右。


目录
表目录 IV
图目录V
符号说明. IX
第一章 序论1
1-1 前言1
1-2 研究动机2
1-3 文献回顾3
第二章 热设计理论分析..6
2-1 笔记型计算机主要热传路径7
2-2 热阻基本定义.7
第三章 实验方法与设备..9
3-1 实验方法9
3-2 实验模型9
3-2-1 仿真芯片.9
3-2-2 铝块..10
3-2-3 热管..10
3-2-4 冷凝端散热模块10
3-2-5 散热膏11
3-3 实验设备.11
3-3-1 电源供应器11
3-3-2 烘箱..11
3-3-3 热电偶11
3-3-4 温度撷取系统..12
第四章 数值模拟.13
4-1 热设计流程13
4-2 FLOTHERM 软件介绍.13
4-3 数值模型介绍.19
4-3-1 笔记型计算机内部结构设计19
4-3-2 材料性质之设定20
第五章 结果与讨论21
5-1 热设计需求及目标.21
5-2 初步热设计分析21
5-3 实验与模拟之比较.22
5-4 散热模块组件之探讨23
5-5 散热孔位置与散热孔开孔率之影响34
5-6 散热模块之改良35
第六章 结论.38
表目录
表1- 1、INTEL 最新Note Book CPU 之发热功率【1】.43
表1- 2、文献摘要整理44
表4- 1、笔记型计算机模块发热瓦数:47
表4- 2、相关材质的热传导系数:..47
表5- 1、不同发热功率下，实验与仿真CPU 温度比较..48
表5- 2、不同发热功率下，实验与模拟热阻比较.48
表5- 3、不同发热功率下，实验与模拟热阻比较(环境温度取决机壳内) ..48
表5- 4、Blower 规格49
表5- 5、热管运作流程图.49
图目录
图1- 1、热管连接CPU 和散热鳍片示意图【2】.50
图1- 2、热管连接于键盘下散热平板示意图【3】..50
图1- 3、Hinged heat pipe system【3】..51
图1- 4、Remote heat exchanger system【4】.51
图2- 1、笔记型计算机主要散热途径【14】52
图3- 1、实验模块示意图.52
图3- 2、仿真芯片示意图.53
图3- 3、数字式直流电源供应器53
图3- 4、热电偶原理示意图【15】.54
图3- 5、热电偶温度撷取系统.54
图4- 1、笔记型计算机设计流程图55
图4- 2、FLOTHERM 主系统窗口56
图4- 3、FLOTHERM 绘图窗口.56
图4- 4、网格分布图.57
图4- 5、笔记型计算机内部细部结构图57
图5- 1、发热功率35W，初步不加任何散热装置等温线图58
图5- 2、初步添加散热装置等温线图58
图5- 3、初步加装散热机制之速度分布图59
图5- 4、实验与模拟在不同瓦数之CPU 温度比较图.59
图5- 5、实验与模拟在不同瓦数之热阻比较图60
图5- 6、实验与模拟在不同瓦数之热阻比较图(环境温度为机壳内部之温度) ..60
图5- 7、Axial Fan 散热器61
图5- 8、Blower 散热器..61
图5- 9、轴流式风扇(Axial fan)模块化.62
图5- 10、离心式风扇(Blower)模块化62
图5- 11、轴流式风扇速度分布图.63
图5- 12、离心式风扇速度分布图.63
图5- 13、轴流式风扇温度分布图.64
图5- 14、离心式风扇温度分布图.64
图5- 15、风扇在不同风速下之热阻比较图.65
图5- 16、风扇在不同风速下之芯片最高温度比较图.65
图5- 17、片状式鳍片..66
图5- 18、鳍片基座底面积与CPU 最高温度关系图66
图5- 19、发热瓦数(25W)Tmax 与鳍片片数之关系图67
图5- 20、发热瓦数(35W)Tmax 与鳍片片数之关系图67
图5- 21、发热瓦数(45W)Tmax 与鳍片片数之关系图68
图5- 22、发热功率35w，鳍片平均流速、CPU 最高温度及增加散热片数关系图68
图5- 23、鳍片热阻值与散热片数关系图【17】.69
图5- 24、为35W 时CPU 最高温度与不同散热片厚度之关系图..69
图5- 25、热管模块示意图..70
图5- 26、热管管径3mm 实际最大热传量与模拟所传递之热量比较图70
图5- 27、热管管径4mm 实际最大热传量与模拟所传递之热量比较图71
图5- 28、热管管径5mm 实际最大热传量与模拟所传递之热量比较图71
图5- 29、热管管径6mm 实际最大热传量与模拟所传递之热量比较图72
图5- 30、单根不同管径3、4、5、6mm 于不同瓦数之热阻比较图72
图5- 31、热管管径3mm，添加不同根数于不同瓦数之热阻比较图73
图5- 32、热管管径4mm，添加不同根数于不同瓦数之热阻比较图73
图5- 33、热管管径5mm，添加不同根数于不同瓦数之热阻比较图74
图5- 34、热管管径6mm，添加不同根数于不同瓦数之热阻比较图74
图5- 35、笔记型计算机机壳下方开孔处.75
图5- 36、笔记型计算机机壳侧边开孔..75
图5- 37、不同进风口位置..76
图5- 38、进风口-1 温度分布图..76
图5- 39、进风口-2 温度分布图..77
图5- 40、进风口-3 温度分布图..77
图5- 41、原始进风口温度分布图.78
图5- 42、不同开孔率对CPU 温度的影响78
图5- 43、芯片位置于机壳上方处.79
图5- 44、双散热片模块示意图..79
图5- 45、双散热片模块与原始散热模块之热阻比较图..80
图5- 46、双风扇模块..80
图5- 47、双风扇模块与原始散热模块之热阻比较图.81
图5- 48、三种散热模块热阻比较图..81
图5- 49、整体模拟分析等温线图.82
图5- 50、不同进风口整体模拟分析等温线图..82
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辛苦了，不过第一个下了以后怎么说是加密的呢？打开了全是白的，第二个只有个目录~

如果Adobe装上了繁体字体,应该是没问题的.

收下了，谢谢

搞定了~

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