蒸汽室冷却在热产品中的作用越来越大

使用嵌入式技术开发产品的工程师必须不断探索如何实现适当的温度管理。随着今天的产品变得越来越小，功能越来越强大，如果设备没有帮助其保持凉爽的内部功能，这些特性会增加设备过热的可能性。

蒸汽室冷却是一种越来越受到关注的可能性。蒸汽室具有扁平结构，有助于在小空间内均匀地传递热量。另外，它们含有一种液体，一旦它变得足够热，就会蒸发成气体。腔室还有小柱子，可防止结构因外部大气压力而倒塌，并将流体引导到正确的位置。

均热板和传统热管之间的一个热力学差异是均热板以二维而不是一维传递热量。工程师通常使用它们将热量从其来源传播到散热器的散热片。

此外，有效热导率与热力学性质和蒸汽空间的厚度有关。随着蒸汽空间变厚，流动压降变得不那么突出，这增加了有效热导率。

许多台式计算机在均热板顶部焊接了热管，这进一步有助于有效的热传递。然而，一些设计将热管放置在均热板中，从而简化了整个过程。由于一些蒸汽室只有 1 英寸乘 1 英寸，因此它们适合需要小包装尺寸的项目。此外，它们的标准厚度为 3-9 毫米，便于将它们插入现有的底座。

权衡利弊

传输效率是选择蒸汽室冷却而不是其他方法的主要好处之一。它可以在大约 4 平方厘米的区域内散发高达2,000 瓦的热量。工程师还选择它来帮助减少热点或处理小封装中的高功率密度。

此外，均热板允许直接接触发热组件，例如中央处理器 (CPU)。

然而，缺点也存在。首先，蒸汽室冷却可能比热管方法更昂贵。如果用于大批量消费产品，总体制造成本可能会令人望而却步。然而，实施均热板冷却技术可以为特定应用带来回报，例如具有关键热管理问题的嵌入式系统。权衡成本考虑因素和性能要求有助于工程师确定额外成本对于特定项目是否值得。

传统的两件式均热板设计包括两个冲压铜板。这种类型的热管比大多数热管都贵，尽管现在有单件设计。随着对这些产品的需求攀升，成本已降至与某些传统热管大致相同的成本。

从制造成本和可用性的角度来看，蒸汽室有一些缺点。大多数设计都是定制的，并且产量相对较低。缺乏标准设计增加了项目的灵活性，但也会增加成本。然而，研究人员已经研究了对某些均热板组件使用增材制造的方法。这可以提高可用性并降低成本。

智能手机散热

智能手机代表了一种产品类别，人们逐渐想要最新的型号，并期望这些选项在每次发布时为他们做更多的事情。一些公司领导希望蒸汽室冷却能够增强他们新型号的能力。

据报道，苹果正在为其即将推出的型号测试冷却方法。

一位熟悉此事的分析师认为，该品牌需要它来跟上 5G 手机要求更高的特性。他们指出，之前的可靠性测试没有达到苹果的预期，但相信这个科技品牌可能会在未来的型号中加入这一选项。如果是这样，冷却方法可以提高处理能力，同时延长电池寿命。

微软最近还为一个系统申请了专利，该系统涉及连接到可折叠手机铰链上的柔性蒸汽室。专利申请表明，该科技品牌将使用这种方法来保持折叠双屏设备的凉爽。

一些智能手机已经包含蒸汽室冷却。其中之一是索尼 Xperia Pro。

对该设备的技术拆解证实，它有一块金属片作为与石墨片的接口，可以将热量从手机的组件（包括其 5G 天线）中吸走。金属将热量传递到几乎与设备本身一样高和宽的蒸汽室。最后，腔室通过设备的屏幕散发热量。

设计意义

工程师们还对将蒸汽冷却应用于笔记本电脑设计感兴趣，尤其是在越来越多的消费者将其用于密集游戏的情况下。在这些用例中，均热板的主要优点是它们允许更薄的设计。当工程师选择热管进行冷却时，计算机的设计通常采用三到四个来移动热量。

但是，选择均热板冷却设计可以取消多个闭环热管。然后，单个腔室执行与多个热管相同的功能，从而允许更薄的笔记本电脑设计。

均热板让硬件设计人员通过使它们与均热板直接接触，将较低级别的热负载同步到主散热器。该选项为存储和内存组件提供了通往任何用于设计的扇形或翅片式散热器的直接路径。

经证实的好处

在过去的几年里，笔记本电脑设计师选择了蒸汽室来冷却这些小工具。与最近的游戏笔记本电脑型号相关的证据显示了可能发生的与温度相关的变化。

例如，Dell Alienware m15 R3 具有蒸汽室冷却功能。对该模型的广泛审查将与之相关的温度与之前的 R2 模型进行了比较。测试人员确认，即使在使用笔记本电脑的 Turbo 风扇功能时，R2 型号的 CPU 和 GPU 温度也分别稳定在 99°C 和 70°C。然而，在 R3 中，CPU 和 GPU 温度分别稳定在 73° C 和 65° C。审稿人认为蒸汽室冷却是导致模型之间发生这种变化的最可能原因。

结合冷却方法

有兴趣为其项目探索均热板冷却方法的工程师应记住，此类解决方案可以支持其他温度控制选项，而不是替换它们。

例如，最近发布的 Acer 游戏笔记本电脑配备了一个可显示玻璃面板的滑动键盘。该设计功能使用户无需拆卸计算机即可检查冷却技术。

除了蒸汽室，冷却技术还包括三个铜热管、风扇和靠近屏幕的通风口。该模型还具有 Acer 的 PowerGem 技术，该技术采用的方法与将 CPU 置于一层导热膏下以将热量从芯片带走的常见做法不同。PowerGem 使用 Acer 声称比铜好几倍的焊盘。

冷却器智能照明

研究还表明，蒸汽冷却可以解决与使用 LED 灯泡的物联网 (IoT) 照明系统相关的一些挑战。一个调查此事的团队表示，与没有这些连接功能的产品相比，物联网功能的通信、控制、传感和电源方面所需的额外电子设备可能会增加运行期间产生的总热量的 70% .

此外，研究人员发现，如果热量增加 70%，电子设备的最高温度会增加约 25%。因此，处理由物联网灯泡中的整体较高温度带来的热点变得更加重要。

然而，研究中的一项建议是开发基于均热板技术的散热器基板。测试表明，当放置在印刷电路板的正面而不是侧面时，这些选项比非蒸汽室解决方案提供了近 25% 的热性能。此外，调查表明，使用均热板系统可以解决由于局部发热和有限的传热路径导致的 LED 温度升高问题。

这个例子表明，选择均热板冷却只是项目规划的开始。工程师还必须探索导致温度升高或相关冷却效应的其他因素。

审核编辑 黄昊宇