高端苹果笔记本散热处理设计-PPT课件

两条气流通道
一条是：风扇附近的通气口→微处 理器的电源电路（散热板的缺口部 分）→通过缺口部分到达散热板上 面→散热板与机壳底面、被橡胶隆 起包围的通风道部分→通气口。
另一条是：风扇附近的通气口→微 处理器的电源电路散热板下面→ 散热板、底板、被海绵隆起包围的 通风道部分→通气口。
电池部分的散热设计
超薄风扇与通气口
机身后的 排气孔 前
拆下充电 电池、硬 盘和散热 板后的 MacBook Air
后
在MacBook Air的散热设计中，第一个要点便是配置在机身后面、铰 链下面的通气口。采用超薄风扇，从后面吸入空气，并且被热源加 热的空气仍然从后面排出。这时，为尽量防止热气传到机壳而动了 脑筋。 这一点是采用自主的薄型锂聚合物充电电池而带来的的好处。 将通气口设在机体后面，排气就不会对着用户，也不容易听到风扇 的噪音
防止排气传到机壳
MacBook Air采用散热的方法是：使微处理器和图像处理LSI的热量通 过导热硅脂传到散热板，然后使其扩散，并利用风扇吹出的风来冷却 散热板，从而将热气排到外部。散热板似乎是将铝合金涂成黑色而制 成的，微处理器上粘有导热性高的石墨薄膜。同样的方法索尼的 “type G”等也采用过。MacBook Air没有采用最近笔记本电脑所流 行的热管与梳齿状散热片组合的方式（远程热交换方式，RHE）。可 能是优先了考虑了薄型化。因为MacBook Air的耗电量较小，因此采 用了使用散热板的简单散热结构。
笔记本电脑内部的金属框架，键盘下方的大面积的金属版， 根据传热原理，表面积越大，传热速率越快，通过这些辅助 的散热方法能使计算机散热性能更好。这比普通的工程塑料 外壳散热性能更好。
MacBook Air的散热设计方法
对令人头疼的以PC为代表的数字家电发热问题， MacBook Air是如何处理的？研究发现这是一种花费 了心思使用户感觉不到热的设计。采用了以空气传热 的单纯散热方法，并与热源之间留有空间（夹杂空气） 来防止多余热传递等的方法。具体为：
笔记本散热组件之散热管
• 典型的热管： 是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到的负压后，充以 适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液 体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段 （冷却段），根据需要可以在两段中间布置绝热段。当热管的一 端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向 另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用 流回蒸发段。如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。
笔记本散热组件之智能温控系统
智能温控系统，是必不可少的散热手段。当笔记本电脑的系统 温度达到一定的温度时，风扇会自动打开；当系统温度继续升高 时，CPU的工作频率将降到额定频率的1/N；如果系统温度降回到 一定温度时，CPU的工作频率恢复为额定工作频率；系统温度若 继续下降到安全范围，风扇则自动关闭。这种智能温控系统不仅 能够有效地帮助笔记本电脑散热，而且为CPU提供了自我保护的 能力，使整个系统会变得更加可靠、寿命也更长，同时还可以节 省机器用电、有效降低噪音。这种CPU风扇温控技术几乎被所以 电脑厂商所采用，如Lenovo、SONY、ASUS和TOSHIBA等硬件厂 商。
笔记本散热组件之金属外壳
理论和事实，都业已证明采用金 属的笔记本电脑主机外壳，能有 效散发电脑主板、CPU等相关功 能部件运行时产生热量，降低整 机的温度，使得电脑系统始终运 行在安全、快速的工作状态！
笔记本散热组件之金属外壳
因此，采用导热性好的镁铝合金外壳技术，也不失为解决笔 记本电脑散热问题的有效补充。镁铝合金外壳的热传导率，远优 于铝金属和工程塑料，在很大程度上减少散热扇和散热窗的数量， 减少体积和重量，降低功耗和成本。现在大部分厂商的中高端产 品都采用这种技术。
Retina MacBook Pro
Retina MacBook Pro是苹果最新的笔 记本电脑，retina视网膜分辨率。 根据配置不同有如右图两种，主要 差异在于硬盘容量和主频。
笔记本散热处理设计概况
cool
笔记本散热组件之风扇
笔记本电脑的散热风扇是起着强制对流的作用，其目的就是将电 脑主机运行时产生的热量，通过空气流动的方式，散发的机器的 主机之外，属于主动散热方式。目前，笔记本电脑的风扇类型， 基本上可以分为以下两种类型：
笔记本散热组件之散热孔
我们可以从本页的三幅示例图片 中看出，典型的笔记本电脑的机 壳都布满了，大大小小、形状各 异的小孔，我们称之为“散热 孔”。这样做，不仅仅是为了满 足美观的需要，它应该还有更深 的内涵，那就是散热之功效。
笔记本散热组件之散热孔
因此，散热孔也是笔记本电脑散热的重要手段之一。一般通 行的做法是，在机器的四周和底部的支脚处开设大量的散热孔， 机器内的热量可通过这些散热孔散布到周围空气中去。与散热孔 散热的方式相配合，有的笔记本电脑内部还采用一些特殊的风道 导流设计，利用散热孔位置与内部结构布局形成更好的空气流通 环境，以加强散热。下图所示，即为联想目前独特的斜纹散热孔 之设计，即达到良好的散热效果，也不显呆板。
笔记本散热组件之散热板
笔记本散热组件之散热板
散热板一种基本的散热方法。一般来说，散热板面积越大，热 传导效率越高，就越能有效散发热量。比较常见的情况是，在主机 板的底部和上部各配一块金属散热板；在CPU的位置，有协助散热 的系统，以释放CPU产生的热量。如下图绿色方框内的部分所示：
笔记本散热组件之散热管
• Lenovo Power Manager • SONY PowerPanel, • ASUS Power 4 Gear+, • TOSHIBA ACPI Common Modules ......
笔记本散热组件之智能温控系统
图中我们看到的是，一些较大 的笔记本电脑硬件商所推出的， 基于Windows操作系统的电源 管理软件。从本质上讲，它们 也属于笔记本电脑温控系统散 热的一部分，通过它们，系统 能够在功耗、散热间达到最佳 平衡。
◆ 轴向型风扇 ◆ 辐射型风扇(离心鼓风机)
笔记本散热组件之风扇
轴向型风扇，技术成熟，成本较低。 可以通过调节RPM来调节风量，气 流有涡流，机壳的阴影效应，占用体 积大，存在气流的耗尽层。台式机上 基本都采用这种方式。对体积要求严 格的笔记本上并不多见，在PII时代笔 记本上可以见到。
辐射型(离心鼓风机)风扇，具有薄 的叶片，没有涡流，气流方向性好， 气流密度较高，点用体积小，主要 原因，就是它可以做的比较薄，技 术较新，成本相对高。而其在工作 时，发出的噪音也比轴向型风扇要 来的低。
笔记本散热组件之散热管
图中，我们看到的便是不同型号 笔记本电脑机型上，形状各异的 散热管了。他们最终都是连接到 “散热板”和电脑主机之“散热 出口”，起着传导电脑主机工作 时，主要功能部件，如CPU产生 的热量的作用。
CPU散热模块组成原理
• CPU工作时，产生的热量传递到散热板上； • 散热板传递过来的热量，通过散热管迅速传递到风扇出口； • 散热风扇，利用空气对流的原理，将热量最终散出到主机外部。
MacBook Air(MC505CH/A)
苹果笔记本在工业设计方面可谓是出类拔萃，小巧的机身如何装下各 种部件，拥挤的内部构造如何解决散热问题。
其主板构造
风扇
从其主板构造来看，散热核心在于CPU与显卡上面，一 根热管将贴在CPU与显卡上的散热底座连起来，通向散 热鳍片与风扇。
散热器
全金属机身
MacBook Pro
MacBook Pro散热系统的特点是散热器非常精小，散热鳍 片也十分小，采用单获双热管连接CPU以及显示芯片同时 散热。另外苹果笔记本都是采用金属机身，这也使苹果的 散热效能提高。但是由于机身空间的限制，苹果笔记本的 散热还是一大问题。
双风扇散热
散热器结构，双热管
Retina MacBook Pro
Retina MacBook Pro是苹果最新推出的产品，MacBook Pro的升级版，配备Retina超高分屏，有着Intel i7四核 处理器以及NVIDIA GT650M显卡这样的超强组合，更强劲 的配置自然需要更独特的散热设计。
MacBook Pro
苹果MacBook Pro系列作为苹 果笔记本中的高端系列产品， 采用最高配置的处理器、显 卡、硬盘等，在外观设计方 面也采用了精密铝合金一体 工艺，其主要面向高端专业 用户和时尚用户，拥有13英 寸、15.4英寸、17英寸三个 尺寸的机型，苹果MacBook Pro系列一直代表了笔记本设 计的最高水平。
在电池方面，也采取了一些措施，以便使用户感觉不到发 热。在电池正对掌托的一面，粘贴有石墨薄膜和开孔的缓 冲材料。使电池内部局部产生的热量扩散到整个电池上。 缓冲材料则是防止热量传到机壳。该设计主要是因为 MacBook Air将电池设置在掌托下面。掌托是用户双手经常 接触到的，即使在毫无问题的温度条件下，用户都容易因 感到热而心情不畅。
笔记本散热组件之散热管
• 热管散热： 它是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却 的技术，1963年由美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover 发明，并由IBM最初引入笔记本电脑中。 • 工作原理： 其在真空状态下，水的沸点很低。如果在管子的一端加热， 水就会蒸发，将热带到另一端，水冷却后再流回去，如此反复， 热量就不断移动，和冷气机的工作原理类似。 • 散热管优点： 它没有移动式的零件，全部零件都完全密封在内，不必消耗 电池。同时，可以长时间有效。
笔记本散热组件之键盘
• 笔记本内置键盘的背面，有导热性较好的金属材料构成； • 细心的朋友会发现，键盘的金属面，会有很对凹凸的小孔； • 利用空气对流的原理，温度较高的热流，就会通过键盘的按键处 及时散出，有效的平衡电脑主机的整体温度。
笔记本散热组件之键盘
由上，我们知道，笔记本电脑很薄，当把键盘装到主机板上方 时，正好可以利用键盘底部将CPU产生的热量传导出去。热量经由 按键孔排出，当热空气从按键孔排出时，冷空气就从按键孔流入， 以取代热空气。由此可以看出，键盘对流散热不仅充分利用了现有 资源和环境，而且颇为有效。也许你还没有想到，连键盘也是一个 散热的窗口，你在敲击盘的时候，冷、热空气的交换，就在你的一 敲一击中完成了……
高端苹果笔记本散热处理设计
小组成员：谭明辉 伍腾芳 谢杰豪 刘凯 2019.7.2
苹果高端笔记本
MacBook Air
MacBook Pro
Retina MacBook Pro
MacBook Air
MacBook Air是苹果热门的笔 记本系列，价格从6000-7000 左右，超薄，为保持续航能 力，配置较MacBook Pro低。
与机壳底面的散热板 相对应的部分，贴有 被黑色绝缘膜覆盖的 石墨薄膜。防止微处 理器等发的热，导致 机壳底面部分出现局 部高温。技术人员表 示弄成黑色，还有利 于提高辐射率，提高 由散热板向机壳底面 的辐射传热。
再仔细一看，发现散热板周围被橡胶“隆起”包围起来。并且在散 热板的内侧和周围也设置了海绵隆起。橡胶和海绵隆起都是只在通 气口部分有缺口。从这一点可以推测出，散热板还兼有散热和通风 道两种作用。隆起是为使风扇吹出的气流汇聚到微处理器和图像处 理LSI及其电源电路、以及存储器等冷却对象而设计的。
1. 2. 3.
采用超薄风扇和使通气口处于合理位置； 防止微处理器等的热量直接传到机壳的散热结构； 电池的散热措施等。
特制的微处理器
位于底板右下方的 芯片是Core 2 Duo
笔记本电脑中发热的最大问题是微处理器。MacBook Air所采用 的美国英特尔1.6GHz工作的“Core 2 Duo”中，内置有4MB二级 缓存的笔记本电脑用产品的散热设计功耗（Thermal Design Power，相当于最大耗电量）为17W。从MacBook Air的外形尺寸 来看，散热问题不大。芯片组被黑色的散热板覆盖。芯片组散 发的热量首先扩散到散热板上，然后一方面通过位于右侧的超 薄散热风扇排出，一方面通过散热薄膜扩散到外壳底部铝合金 板和键盘模块上。