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1、高端蘋(píng)果筆記本散熱處理設(shè)計(jì),小組成員：譚明輝 伍騰芳 謝杰豪 劉凱 2012.7.2,蘋(píng)果高端筆記本,MacBook Air,MacBook Air是蘋(píng)果熱門(mén)的筆記本系列，價(jià)格從6000-7000左右，超薄，為保持續(xù)航能力，配置較MacBook Pro低。,MacBook Pro,蘋(píng)果MacBook Pro系列作為蘋(píng)果筆記本中的高端系列產(chǎn)品，采用最高配置的處理器、顯卡、硬盤(pán)等，在外觀設(shè)計(jì)方面也采用了精密鋁合金一體工藝，其主要面向高端專(zhuān)業(yè)用戶(hù)和時(shí)尚用戶(hù)，擁有13英寸、15.4英寸、17英寸三個(gè)尺寸的機(jī)型，蘋(píng)果MacBook Pro系列一直代表了筆記本設(shè)計(jì)的最高水平。,Retina MacBook
2、 Pro,Retina MacBook Pro是蘋(píng)果最新的筆記本電腦，retina視網(wǎng)膜分辨率。根據(jù)配置不同有如右圖兩種，主要差異在于硬盤(pán)容量和主頻。,筆記本散熱處理設(shè)計(jì)概況,cool,筆記本電腦的散熱風(fēng)扇是起著強(qiáng)制對(duì)流的作用，其目的就是將電腦主機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，通過(guò)空氣流動(dòng)的方式，散發(fā)的機(jī)器的主機(jī)之外，屬于主動(dòng)散熱方式。目前，筆記本電腦的風(fēng)扇類(lèi)型，基本上可以分為以下兩種類(lèi)型： 軸向型風(fēng)扇 輻射型風(fēng)扇(離心鼓風(fēng)機(jī)),筆記本散熱組件之風(fēng)扇,輻射型(離心鼓風(fēng)機(jī))風(fēng)扇，具有薄的葉片，沒(méi)有渦流，氣流方向性好，氣流密度較高，點(diǎn)用體積小，主要原因，就是它可以做的比較薄，技術(shù)較新，成本相對(duì)高。而其在工作時(shí)
3、，發(fā)出的噪音也比軸向型風(fēng)扇要來(lái)的低。,筆記本散熱組件之風(fēng)扇,軸向型風(fēng)扇，技術(shù)成熟，成本較低?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)RPM來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，氣流有渦流，機(jī)殼的陰影效應(yīng)，占用體積大，存在氣流的耗盡層。臺(tái)式機(jī)上基本都采用這種方式。對(duì)體積要求嚴(yán)格的筆記本上并不多見(jiàn)，在PII時(shí)代筆記本上可以見(jiàn)到。,筆記本散熱組件之散熱板,散熱板一種基本的散熱方法。一般來(lái)說(shuō)，散熱板面積越大，熱傳導(dǎo)效率越高，就越能有效散發(fā)熱量。比較常見(jiàn)的情況是，在主機(jī)板的底部和上部各配一塊金屬散熱板；在CPU的位置，有協(xié)助散熱的系統(tǒng)，以釋放CPU產(chǎn)生的熱量。如下圖綠色方框內(nèi)的部分所示：,筆記本散熱組件之散熱板,筆記本散熱組件之散熱管,熱管散熱： 它是一種
4、利用相變過(guò)程中要吸收/散發(fā)熱量的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行冷卻的技術(shù)，1963年由美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的G.M.Grover 發(fā)明，并由IBM最初引入筆記本電腦中。 工作原理： 其在真空狀態(tài)下，水的沸點(diǎn)很低。如果在管子的一端加熱，水就會(huì)蒸發(fā)，將熱帶到另一端，水冷卻后再流回去，如此反復(fù)，熱量就不斷移動(dòng)，和冷氣機(jī)的工作原理類(lèi)似。 散熱管優(yōu)點(diǎn)： 它沒(méi)有移動(dòng)式的零件，全部零件都完全密封在內(nèi)，不必消耗電池。同時(shí)，可以長(zhǎng)時(shí)間有效。,筆記本散熱組件之散熱管,典型的熱管： 是由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽到的負(fù)壓后，充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段（
5、加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)需要可以在兩段中間布置絕熱段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)，毛細(xì)芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已，熱量由熱管的一端傳至另一端。,筆記本散熱組件之散熱管,圖中，我們看到的便是不同型號(hào)筆記本電腦機(jī)型上，形狀各異的散熱管了。他們最終都是連接到“散熱板”和電腦主機(jī)之“散熱出口”，起著傳導(dǎo)電腦主機(jī)工作時(shí)，主要功能部件，如CPU產(chǎn)生的熱量的作用。,筆記本散熱組件之散熱管,CPU散熱模塊組成原理,CPU工作時(shí)，產(chǎn)生的熱量傳遞到散熱板上； 散熱板傳遞過(guò)來(lái)的熱量，通過(guò)散熱管迅速傳遞到風(fēng)扇出口；
6、 散熱風(fēng)扇，利用空氣對(duì)流的原理，將熱量最終散出到主機(jī)外部。,筆記本散熱組件之鍵盤(pán),筆記本內(nèi)置鍵盤(pán)的背面，有導(dǎo)熱性較好的金屬材料構(gòu)成； 細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)，鍵盤(pán)的金屬面，會(huì)有很對(duì)凹凸的小孔； 利用空氣對(duì)流的原理，溫度較高的熱流，就會(huì)通過(guò)鍵盤(pán)的按鍵處及時(shí)散出，有效的平衡電腦主機(jī)的整體溫度。,筆記本散熱組件之鍵盤(pán),由上，我們知道，筆記本電腦很薄，當(dāng)把鍵盤(pán)裝到主機(jī)板上方時(shí)，正好可以利用鍵盤(pán)底部將CPU產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去。熱量經(jīng)由按鍵孔排出，當(dāng)熱空氣從按鍵孔排出時(shí)，冷空氣就從按鍵孔流入，以取代熱空氣。由此可以看出，鍵盤(pán)對(duì)流散熱不僅充分利用了現(xiàn)有資源和環(huán)境，而且頗為有效。也許你還沒(méi)有想到，連鍵盤(pán)也是一個(gè)散熱
7、的窗口，你在敲擊盤(pán)的時(shí)候，冷、熱空氣的交換，就在你的一敲一擊中完成了,理論和事實(shí)，都業(yè)已證明采用金屬的筆記本電腦主機(jī)外殼，能有效散發(fā)電腦主板、CPU等相關(guān)功能部件運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，降低整機(jī)的溫度，使得電腦系統(tǒng)始終運(yùn)行在安全、快速的工作狀態(tài)！,筆記本散熱組件之金屬外殼,因此，采用導(dǎo)熱性好的鎂鋁合金外殼技術(shù)，也不失為解決筆記本電腦散熱問(wèn)題的有效補(bǔ)充。鎂鋁合金外殼的熱傳導(dǎo)率，遠(yuǎn)優(yōu)于鋁金屬和工程塑料，在很大程度上減少散熱扇和散熱窗的數(shù)量，減少體積和重量，降低功耗和成本?，F(xiàn)在大部分廠商的中高端產(chǎn)品都采用這種技術(shù)。,筆記本散熱組件之金屬外殼,筆記本散熱組件之散熱孔,我們可以從本頁(yè)的三幅示例圖片中看出，典型的
8、筆記本電腦的機(jī)殼都布滿了，大大小小、形狀各異的小孔，我們稱(chēng)之為“散熱孔”。這樣做，不僅僅是為了滿足美觀的需要，它應(yīng)該還有更深的內(nèi)涵，那就是散熱之功效。,因此，散熱孔也是筆記本電腦散熱的重要手段之一。一般通行的做法是，在機(jī)器的四周和底部的支腳處開(kāi)設(shè)大量的散熱孔，機(jī)器內(nèi)的熱量可通過(guò)這些散熱孔散布到周?chē)諝庵腥ァＥc散熱孔散熱的方式相配合，有的筆記本電腦內(nèi)部還采用一些特殊的風(fēng)道導(dǎo)流設(shè)計(jì)，利用散熱孔位置與內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局形成更好的空氣流通環(huán)境，以加強(qiáng)散熱。下圖所示，即為聯(lián)想目前獨(dú)特的斜紋散熱孔之設(shè)計(jì)，即達(dá)到良好的散熱效果，也不顯呆板。,筆記本散熱組件之散熱孔,智能溫控系統(tǒng)，是必不可少的散熱手段。當(dāng)筆記本電腦
9、的系統(tǒng)溫度達(dá)到一定的溫度時(shí)，風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)打開(kāi)；當(dāng)系統(tǒng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，CPU的工作頻率將降到額定頻率的1/N；如果系統(tǒng)溫度降回到一定溫度時(shí)，CPU的工作頻率恢復(fù)為額定工作頻率；系統(tǒng)溫度若繼續(xù)下降到安全范圍，風(fēng)扇則自動(dòng)關(guān)閉。這種智能溫控系統(tǒng)不僅能夠有效地幫助筆記本電腦散熱，而且為CPU提供了自我保護(hù)的能力，使整個(gè)系統(tǒng)會(huì)變得更加可靠、壽命也更長(zhǎng)，同時(shí)還可以節(jié)省機(jī)器用電、有效降低噪音。這種CPU風(fēng)扇溫控技術(shù)幾乎被所以電腦廠商所采用，如Lenovo、SONY、ASUS和TOSHIBA等硬件廠商。 Lenovo Power Manager SONY PowerPanel, ASUS Power 4 Gear
10、+, TOSHIBA ACPI Common Modules .,筆記本散熱組件之智能溫控系統(tǒng),筆記本散熱組件之智能溫控系統(tǒng),圖中我們看到的是，一些較大的筆記本電腦硬件商所推出的，基于Windows操作系統(tǒng)的電源管理軟件。從本質(zhì)上講，它們也屬于筆記本電腦溫控系統(tǒng)散熱的一部分，通過(guò)它們，系統(tǒng)能夠在功耗、散熱間達(dá)到最佳平衡。,蘋(píng)果筆記本在工業(yè)設(shè)計(jì)方面可謂是出類(lèi)拔萃，小巧的機(jī)身如何裝下各種部件，擁擠的內(nèi)部構(gòu)造如何解決散熱問(wèn)題。,MacBook Air(MC505CH/A),其主板構(gòu)造,風(fēng)扇,從其主板構(gòu)造來(lái)看，散熱核心在于CPU與顯卡上面，一根熱管將貼在CPU與顯卡上的散熱底座連起來(lái)，通向散熱鰭片與風(fēng)
11、扇。,散熱器,全金屬機(jī)身,筆記本電腦內(nèi)部的金屬框架，鍵盤(pán)下方的大面積的金屬版，根據(jù)傳熱原理，表面積越大，傳熱速率越快，通過(guò)這些輔助的散熱方法能使計(jì)算機(jī)散熱性能更好。這比普通的工程塑料外殼散熱性能更好。,采用超薄風(fēng)扇和使通氣口處于合理位置； 防止微處理器等的熱量直接傳到機(jī)殼的散熱結(jié)構(gòu)； 電池的散熱措施等。,MacBook Air的散熱設(shè)計(jì)方法,對(duì)令人頭疼的以PC為代表的數(shù)字家電發(fā)熱問(wèn)題，MacBook Air是如何處理的？研究發(fā)現(xiàn)這是一種花費(fèi)了心思使用戶(hù)感覺(jué)不到熱的設(shè)計(jì)。采用了以空氣傳熱的單純散熱方法，并與熱源之間留有空間（夾雜空氣）來(lái)防止多余熱傳遞等的方法。具體為：,特制的微處理器,筆記本電腦
12、中發(fā)熱的最大問(wèn)題是微處理器。MacBook Air所采用的美國(guó)英特爾1.6GHz工作的“Core 2 Duo”中，內(nèi)置有4MB二級(jí)緩存的筆記本電腦用產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)功耗（Thermal Design Power，相當(dāng)于最大耗電量）為17W。從MacBook Air的外形尺寸來(lái)看，散熱問(wèn)題不大。芯片組被黑色的散熱板覆蓋。芯片組散發(fā)的熱量首先擴(kuò)散到散熱板上，然后一方面通過(guò)位于右側(cè)的超薄散熱風(fēng)扇排出，一方面通過(guò)散熱薄膜擴(kuò)散到外殼底部鋁合金板和鍵盤(pán)模塊上。,位于底板右下方的 芯片是Core 2 Duo,超薄風(fēng)扇與通氣口,在MacBook Air的散熱設(shè)計(jì)中，第一個(gè)要點(diǎn)便是配置在機(jī)身后面、鉸鏈下面的通氣口
13、。采用超薄風(fēng)扇，從后面吸入空氣，并且被熱源加熱的空氣仍然從后面排出。這時(shí)，為盡量防止熱氣傳到機(jī)殼而動(dòng)了腦筋。這一點(diǎn)是采用自主的薄型鋰聚合物充電電池而帶來(lái)的的好處。將通氣口設(shè)在機(jī)體后面，排氣就不會(huì)對(duì)著用戶(hù)，也不容易聽(tīng)到風(fēng)扇的噪音,拆下充電 電池、硬 盤(pán)和散熱 板后的 MacBook Air,機(jī)身后的排氣孔,前,后,防止排氣傳到機(jī)殼,MacBook Air采用散熱的方法是：使微處理器和圖像處理LSI的熱量通過(guò)導(dǎo)熱硅脂傳到散熱板，然后使其擴(kuò)散，并利用風(fēng)扇吹出的風(fēng)來(lái)冷卻散熱板，從而將熱氣排到外部。散熱板似乎是將鋁合金涂成黑色而制成的，微處理器上粘有導(dǎo)熱性高的石墨薄膜。同樣的方法索尼的“type G”等
14、也采用過(guò)。MacBook Air沒(méi)有采用最近筆記本電腦所流行的熱管與梳齒狀散熱片組合的方式（遠(yuǎn)程熱交換方式，RHE）?？赡苁莾?yōu)先了考慮了薄型化。因?yàn)镸acBook Air的耗電量較小，因此采用了使用散熱板的簡(jiǎn)單散熱結(jié)構(gòu)。,再仔細(xì)一看，發(fā)現(xiàn)散熱板周?chē)幌鹉z“隆起”包圍起來(lái)。并且在散熱板的內(nèi)側(cè)和周?chē)苍O(shè)置了海綿隆起。橡膠和海綿隆起都是只在通氣口部分有缺口。從這一點(diǎn)可以推測(cè)出，散熱板還兼有散熱和通風(fēng)道兩種作用。隆起是為使風(fēng)扇吹出的氣流匯聚到微處理器和圖像處理LSI及其電源電路、以及存儲(chǔ)器等冷卻對(duì)象而設(shè)計(jì)的。,與機(jī)殼底面的散熱板相對(duì)應(yīng)的部分，貼有被黑色絕緣膜覆蓋的石墨薄膜。防止微處理器等發(fā)的熱，導(dǎo)致機(jī)
15、殼底面部分出現(xiàn)局部高溫。技術(shù)人員表示弄成黑色，還有利于提高輻射率，提高由散熱板向機(jī)殼底面的輻射傳熱。,兩條氣流通道,一條是：風(fēng)扇附近的通氣口微處理器的電源電路（散熱板的缺口部分）通過(guò)缺口部分到達(dá)散熱板上面散熱板與機(jī)殼底面、被橡膠隆起包圍的通風(fēng)道部分通氣口。,另一條是：風(fēng)扇附近的通氣口微處理器的電源電路散熱板下面散熱板、底板、被海綿隆起包圍的通風(fēng)道部分通氣口。,電池部分的散熱設(shè)計(jì),在電池方面，也采取了一些措施，以便使用戶(hù)感覺(jué)不到發(fā)熱。在電池正對(duì)掌托的一面，粘貼有石墨薄膜和開(kāi)孔的緩沖材料。使電池內(nèi)部局部產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散到整個(gè)電池上。緩沖材料則是防止熱量傳到機(jī)殼。該設(shè)計(jì)主要是因?yàn)镸acBook Air
16、將電池設(shè)置在掌托下面。掌托是用戶(hù)雙手經(jīng)常接觸到的，即使在毫無(wú)問(wèn)題的溫度條件下，用戶(hù)都容易因感到熱而心情不暢。,MacBook Pro,MacBook Pro散熱系統(tǒng)的特點(diǎn)是散熱器非常精小，散熱鰭片也十分小，采用單獲雙熱管連接CPU以及顯示芯片同時(shí)散熱。另外蘋(píng)果筆記本都是采用金屬機(jī)身，這也使蘋(píng)果的散熱效能提高。但是由于機(jī)身空間的限制，蘋(píng)果筆記本的散熱還是一大問(wèn)題。,雙風(fēng)扇散熱,散熱器結(jié)構(gòu)，雙熱管,Retina MacBook Pro,Retina MacBook Pro是蘋(píng)果最新推出的產(chǎn)品，MacBook Pro的升級(jí)版，配備Retina超高分屏，有著Intel i7四核處理器以及NVIDIA
17、GT650M顯卡這樣的超強(qiáng)組合，更強(qiáng)勁的配置自然需要更獨(dú)特的散熱設(shè)計(jì)。,Retina MacBook Pro在機(jī)身兩側(cè)增加了進(jìn)風(fēng)口，讓貫通整個(gè)機(jī)身的內(nèi)部的冷風(fēng)帶走主板部分熱量，經(jīng)過(guò)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)加速，將GPU，CPU散發(fā)出的熱量帶出機(jī)身。,為了避免兩個(gè)大型風(fēng)扇可能帶來(lái)的更大噪音，蘋(píng)果對(duì)散熱風(fēng)扇的扇葉進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。通常的散熱風(fēng)扇扇葉都是采用對(duì)稱(chēng)（即規(guī)則形狀扇葉）設(shè)計(jì)，而蘋(píng)果創(chuàng)新的采用了非對(duì)稱(chēng)（即非規(guī)則形狀扇葉）設(shè)計(jì)。,傳統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)扇葉設(shè)計(jì)，導(dǎo)致噪音聲波能量集中于某個(gè)特定頻段，形成尖銳刺耳的較大噪聲。,傳統(tǒng)筆記本,蘋(píng)果筆記本筆記本,蘋(píng)果創(chuàng)新的新散熱技術(shù)確實(shí)很高端，不僅提升了散熱效率，而且降低了風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音，更重要的是，底部依舊沒(méi)有進(jìn)風(fēng)口，避免了灰塵被大量帶入，可見(jiàn)設(shè)計(jì)師的用心良苦。 雖然引進(jìn)了這項(xiàng)新散熱技術(shù)，但是配備Retina超高分屏，Intel i7四核處理器以及NVIDIA GT650M顯卡這樣的超強(qiáng)組合，對(duì)于Retina MacBook Pro來(lái)說(shuō)，散熱依舊是一大考驗(yàn)。但是能擁有如此超高性能，卻又如此輕薄美觀，再配以自家的OS X系統(tǒng)解決分辨率問(wèn)題，這樣的組合也只有蘋(píng)果才能做到。,謝謝！,
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