改进笔记本热管性能和应用的几点策略

人们总是希望笔记本电脑既轻薄，同时又功能强大，而往往这些需求是相互冲突的。因为，性能更强大的笔记本电脑会产生更多的热量，需要更多的散热材料，如散热器和风扇，导致了轻薄设计目标的妥协。

在笔记本电脑中，没有足够的空间直接在 CPU/GPU 上面安装散热器。热量往往首先被一根或多根热管从 CPU/GPU 带走，然后扩散到散热鳍片，再通过风扇强制空气对流将热量散发到环境。因此，热管的效率对笔记本电脑的热性能起着关键作用。

我们研究了有关热管的资料，找到了一些被头部企业关注的改善其性能的方法。

典型的笔记本电脑的散热器位于容纳电路硬件的底壳主体中，底壳周围的表面没有太多的机会来辐射热量，而触控板和键盘面板区域也被设计为不允许传递过多热量来保持热舒适性。相反的是面，显示器后盖有很多自由空间，但没有参与主体的散热。

英特尔的一份专利，描述了穿过笔记本电脑铰链的可扭转热管，从而将热量输送到显示器的后框，增加了散热的面积。

专利描述，扭转热管的一端可以耦合到电子设备的第一外壳中的热源，并且扭转热管的另一端可以耦合到电子设备的第二外壳中的固体散热器。扭转热管的扭转部分可以在铰链机构中，该铰链机构将第一壳体可旋转地联接到第二壳体。来自扭转热管的蒸汽空间可以延续到蒸汽室，使得蒸汽可以从第一外壳中的热源一路行进到第二外壳中的散热器，从而带来相对低的热传递阻力。

扭转热管的扭转部分在笔记本电脑翻盖操作时以扭转而不是弯曲的方式运动，这使得扭转热管能够循环多次而不会失效。

笔记本电脑热管通常设计得很保守，以避免在高功率运行期间出现 "干烧 "的情况（在热管蒸发段所有的工作液体被蒸发掉，而不能及时回流）。

在平均功率 PL1 为 15 W 的 CPU 在 Turbo Boost 模式下可能会消耗大约 45 W 或更多的动态功率，这会给笔记本电脑的散热组件带来很大的压力。

戴尔在一份专利中，提供了一种表征方法，用于确定至少一个阈值，该阈值可用于预测热管内的“干烧”情况，以及热管干烧开始与热管干烧极限之间的热时间常数（时滞）。在随后的系统操作中，预定的阈值和热时间常数可用于将热管的性能延长到其冷却能力的边缘。

为了做到这一点，戴尔应用热控制芯片，应用热管参数来预测在达到干烧状态之前可以推动多远，而一旦达到干烧状态，需要多少时间才能回到正常状态。通过智能监控热管中可用工作液体的量和热管的性能动态，可以用较小的热管提供相同的工作负荷，或者用相同大小的热管提供更多的计算工作负荷。

戴尔在专利中表示，本公开提供的改进热功率管理的解决方案，可用于将热管的性能扩展到其冷却能力的边缘，使得具有不足的热管最大热传输限制（例如，Q _max约 22 W）可以满足多功率模式设备（例如，CPU 或 GPU）的冷却要求，即使当设备工作在更高功率的模式（例如，在第二级别功率 PL2，约 45 W 或更高）。

原文始发于微信公众号（热管理行业观察）：改进笔记本热管性能和应用的几点策略