CPU散热器现状分析与改进

计算机的稳定工作与CPU的散热情况密切相关，笔者在分析了目前市场上各种CPU散热方案的利弊后，自己动手设计了一种CPU风管散热器（已申请了专利）。现在向大家介绍一下我的设计。

目前，全世界的PC生产厂商想尽办法，设计了各种各样的CPU散热方案，从上市的产品看，主要有3种CPU散热方式。

1. 自然对流散热器，采用很大的叉型（指型）铝合金散热器，外表面定制若干个长长的小齿，增加散热面积并将表面处理成哑光黑色以改善热幅射性能。CPU产生的热量使散热器表面空气形成对流达到散热的效果。这种散热器的特点主要是散热器本身不消耗能量，不产生附加热源，没有风扇电机产生的轻微振动，能长时间稳定工作（散热的空气来源于机箱内，相对于机箱外较高温度的空气，该方式工作稳定、能耐长时间工作）。升温越高表面空气对流越快。散热效果决定于散热器本身的质量好坏，使用材料的导热性能，表面积的大小和流经散热器表面的空气温差，因此一般质量都达数百克，加工复杂，成本较高，多在国外知名品牌机上使用，如：IBM、300CL（P200）就采用了80×75×26mm\(^{3}\)、190齿的较大叉型散热器。

2. CPU风扇散热器，在CPU上安装带散热片的微型风扇，由机内开关电源提供12V直流驱动1W左右的微型轴流风扇给CPU散热，由于CPU的大小决定了风扇尺寸，风扇电机要产生轻微振动，机内开关电源不可能提供过多的剩余功率等因素，故风扇直径只能限制在40mm左右。为此实际供给CPU散热的风量并不大，加之风扇本是一个小型热源，空气仍然来自机箱内较热的空气，所以散热效果不是很理想。微型风扇由于受成本的制约，加工精度不可能很高，自身的机振不可忽视，长时间连续工作稳定性不好，是微机部件中老化损坏最多的配件，一旦损坏其后果可想而知。但CPU风扇散热成本特低，所以在若干品牌机和大多数兼容机上仍得到广泛应用。

3. 除CPU风扇之外，再采用ATX机箱电源，配ATX主板的CPU散热方案是目前市面上最先进的CPU散热方案，但机箱电源、主板必须配套。虽然ATX方案很先进，但仍有不足之处：（1）流过CPU散热器表面的空气取自机箱内部仍然高于机箱外的温度；（2）流过CPU散热器的风量，只是开关电源风扇抽出机箱的一小部分，没有获得开关电源风扇抽风的全部效益；（3）同样还要安装CPU风扇，同样存在CPU风扇的缺点。

另外还有两种非正规产品，是发烧友为了超频自己改进的方法：（1）用半导体制冷给CPU降温散热，笔者认为，该方法实难接受，其原因是：a.半导体制冷降温要增加微机开关电源不小的负担，一般达一二十瓦，减少了电源的安全系数；b.半导体制冷给CPU过分偏爱，却给机箱附加了热源，凉快了CPU，却热了左邻右舍，对机箱内其他同样值钱的硬盘、光驱等部件非常不利。再说过低的CPU温度很容易造成结露，那可是大家都不想有的结果。②给机箱增加风扇，加快并改变机箱内的风路，提高整体散热效果，笔者认为此种方法对发烧友超频而言确实不错，简便易行，但对于产品生产并不妥当，和前者一样同样要增加电源的负担；增大噪音，增大生产成本，影响整机美观。

根据上述各种散热方式的特点，本人有下述设想：给CPU表面安装一个导热性能很好，有足够散热面积，设计合理的散热器，只要合理设计CPU散热器的几何形状，合理改变机箱内的风路，就可以在不增加能源，不增加噪音，不给CPU轻微振动，不影响美观，使用简单，成本低的条件下起到良好的散热效果。

1. 原理

电源风扇在微机中，无论功率、风量还是安全性、可靠性都远大于CPU风扇，由于它所处位置还可轻易改用更大功率的风扇，或者换成交流风扇来增大风量，它担负着开关电源散热和抽走主机箱内的热空气的双重任务，它与开关电源同步工作。从理论讲电风扇每向外吹出一定质量的热空气，就必得从主机外抽进相同质量的冷空气。如果将电源风扇从主机箱外抽进的全部冷空气直接最先给主机中最关键、产生热量最多，且最需要降温的CPU散热，无疑是等于在CPU散热片上安装一个没有振动，不多消耗电源，没有附加热源，并与主机开关电源风扇等大的“超级CPU风扇”。原理如图1所示：由抽进的冷风经过对CPU散热后仍然在机箱内扩散对其他部件散热，最后由开关电源风扇吹出机外。

2.具体实现

（1） 制作

此CPU风管散热器结构如图2、3所示。取制作铝合金门窗的边角余料，横截面尺寸45×30mm\(_{2}\)，厚1mm，长105mm（受主板零件位置的限制）长方型铝管一段，等长双槽铝合金玻璃门滑槽导轨两段，用双组份环氧树脂粘合成如图2所示的形状。注意：①胶合材料是热的不良导体，涂胶一定要匀且薄；②胶合时一定要给加热。加热方法可用通电的20W烙铁放在也对位粘合的方铝管上面，或是将一块砖头烧热后放在方铝合金管下面加热，后者更简便，效果更好，一般2小时就能完全固化粘牢。加热后的环氧树脂流动性好，易使胶层薄而匀，有利于导热，在铝合金方管的上面，挖直径约42mm的圆孔，用来与塑料风管相联，圆孔位置与CPU正对。风管散热器的底面开一长10mm、宽4mm的孔与弹簧固定卡配合，便于将风管散热器固定在CPU插座上。

进风管，找一段薄塑料直角弯管，外直径应与风管散热器匹配（主机是立式机箱，只要一个直角就行了）。

弹簧固定卡从坏CPU风扇上取，不作任何加工。在主机箱底板适当的位置开一个与风管直径相同的孔。

（2） 安装

① 在CPU顶面涂少许导热硅脂

② 用弹性固定卡将风管散热器固定在CPU表面，且应接触良好、稳固。

③ 将直角进风管一端插入风管散热器顶面圆孔，另一端插主机箱底板新开的园孔直通机箱外，用电烙铁将风管边固定。

④ 用不干胶将底板上的全部原风窗粘牢，不让进风。其他较大的缝隙也应作相应的处理。

主机配置：台湾福扬主板VP3主板，Cyrix、PR233CPU、昆腾Bigfoot TX4GB显卡、S\(_{3}\)775内存32M、索尼光驱。

开机试机，室温21.5℃（电子温度计实测）正常启动，用手指靠近时风口，感觉凉凉的，用燃烧的火柴靠近风口火苗窜向进风口。重新格式化硬盘，分区、装软件，运行常用软件，放VCD从早晨8∶00到晚9∶00连续13个小时一切正常。为检测夏季高温气候的工作性能，将主机箱装入恒温干燥箱内，分别将箱内温度恒定在28℃、30℃和32℃上均能正常工作。如果改用专业散热型材或用最新散热器的散热片，相信效果会更好的。