CN113311929A - 一种风冷液冷一体化cpu散热器及散热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种风冷液冷一体化CPU散热器及散热方法，包括CPU和散热器底座，CPU固定设置在散热器底座上，散热器底座上固定设有液冷组件，液冷组件上固定设有风冷组件。本发明产生的有益效果是：液冷组件将CPU产生的热量进行传递和转移，CPU产生的热量被散热器底座和散热器底座内的冷却液进行吸收，散热器底座吸收的热量经散热器框架传递到翅片上，散热器底座内吸收热量的冷却液随着冷却流道流动转移到翅片内，翅片进行散热，同时风冷组件加快空气的流动，使加快翅片和翅片内冷却液的散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及CPU散热装置技术领域，特别是指一种风冷液冷一体化CPU散热器及散热方法。
背景技术
芯片的发展是国家尖端科技的重要支撑。芯片是电气、动力、控制、反馈等***的核心元件，对通信、电气、能源、动力等行业有着至关重要的作用。
热失效是芯片损坏的主要方式之一，会带来严重的后果。随着芯片集成性能的提升，芯片发热功率也随之升高，因此，芯片散热成为提升芯片性能的重点之一，合理设计散热结构成为研发芯片的一个重要内容。在先进电子产业领域，都配备有专门针对***热设计的科研团队，为芯片向更高速、更高功率方向的发展提供支撑。
CPU是计算机工作的核心，配备有散热器和超温保护***，防止过热。一旦触发超温保护机制，计算机会通过降低性能、断电等措施保护CPU。目前CPU散热器主要有两种：风冷散热器和水冷散热器。风冷散热器通过热管将热量传递给翅片，利用强制风冷带走热量。水冷则是在与CPU接触的导体中通入冷却水，通过水的流动，将CPU散发的热量带进布有毛细管的散热片中，进而通过散热片外侧的强制风冷进行散热。
随着CPU性能的提升，对CPU散热器性能的要求也越来越高，需要发展更加高效的CPU散热器，并且CPU散热量会随着负荷变化而改变。以多线程CPU为例，当工作线程数不同时，CPU负荷及发热量有显著差异，因此还需要考虑散热能力与散热量变化的动态匹配问题。
发明内容
本发明提出一种风冷液冷一体化CPU散热器及散热方法，解决了现有技术中CPU等芯片在高负荷工作及变负荷工作时的散热问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种风冷液冷一体化CPU散热器，包括CPU和散热器底座，CPU固定设置在散热器底座上，散热器底座上固定设有液冷组件，液冷组件上固定设有风冷组件，液冷组件与CPU进行热量交换，使CPU温度降低，风冷组件对液冷组件进行降温，提高液冷组件与CPU之间的换热量，增强散热效果。
所述液冷组件包括散热器框架和若干个翅片，散热器框架固定设置在散热器底座上，翅片固定设置在散热器框架上，散热器底座、散热器框架和翅片的内部设有互相连通的冷却流道，冷却流道内设置有冷却液，CPU产生的热量传递到散热器底座上，再通过冷却流道传递到散热器框架和翅片上进行散热，翅片可以有效增大散热面积，冷却流道内的冷却液有利于将热量从散热器底座传递到翅片上，提高散热效率。
所述翅片为长条状，且各个翅片平行排列布置，长条状翅片可增加散热面积，增强散热效果。所述冷却流道在散热器底座内部均匀铺满，使冷却流道内冷却液尽可能多的与CPU进行热量交换。散热器底座内冷却流道成三级逐步分级设置，冷却液在散热器底座内的流动更加流畅。
所述散热器框架上设有冷却流道出口和冷却流道进口，冷却流道出口和冷却流道进口分别与冷却流道相连通，冷却液从冷却流道进口流入，冷却液从冷却流道出口流出。所述液冷组件还包括泵，泵通过泵进口管路与冷却流道出口连通，泵通过泵出口管路与冷却流道进口连通，冷却液从泵进口管路进入泵，从泵出口管路流出，泵为冷却液在冷却流道内的流动提供动力，使冷却液在冷却流道内持续循环。
所述散热器底座、散热器框架和翅片均为高导热性能材料，高导热性能材料更有利于热量的传递，使CPU产生的热量更快的传递到散热器底座、散热器框架和翅片上进行散热。
所述风冷组件包括风扇，风扇固定设置在散热器框架上，且风扇与翅片对应，风扇可加快空气流动，使翅片进行快速散热。
一种风冷液冷一体化CPU散热器的散热方法，包括液冷过程和风冷过程，其中液冷过程如下：CPU工作产生热量，一部分热量经散热器底座、散热器框架传递到翅片，另一部分热量与散热器底座内的冷却液进行充分的热量交换，冷却液在冷却流道流动将热量传递到翅片，实现液冷散热，CPU产生的热量通过散热器本身和散热器内的冷却液的共同作用传递至翅片；
风冷过程如下：启动风扇，风扇对传递到翅片处的热量进行加速散热，实现风冷散热，CPU产生的热量传递集中到翅片上，风扇对翅片进行的降温散热，提高翅片散热效率。
本发明产生的有益效果是：散热器包括液冷组件和风冷组件，液冷组件将CPU产生的热量进行传递和转移，CPU产生的热量被散热器底座和散热器底座内的冷却液进行吸收，散热器底座吸收的热量经散热器框架传递到翅片上，散热器底座内吸收热量的冷却液随着冷却流道流动转移到翅片内，翅片进行散热，同时风冷组件加快空气的流动，使加快翅片和翅片内冷却液的散热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明风冷液冷一体化CPU散热器原理图。
图2为本发明风冷液冷一体化CPU散热器结构示意图。
图3是本发明的CPU散热器框架及散热器底座正视图。
图4是本发明的图3中CPU散热器框架及散热器底座A-A剖面图。
图5是本发明的图4中CPU散热器底座B-B剖面图。
图中：1-CPU，2-散热器底座，3-散热器框架，4-翅片，5-冷却流道，6-冷却流道出口，7-泵进口管路，8-泵，9-泵出口管路，10-冷却流道进口，11-风扇。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，如图2所示，一种风冷液冷一体化CPU散热器，包括CPU1和散热器底座2，CPU1固定设置在散热器底座2上，CPU1产生的热量传递到散热器底座2上，散热器底座2上固定设有液冷组件，液冷组件将散热器底座2上的热量进行转移使CPU1散热，液冷组件上固定设有风冷组件，风冷组件对液冷组件进行散热，提高液冷组件对CPU1的散热效率。
进一步，如图3、图4所示，液冷组件包括散热器框架3和若干个翅片4，散热器框架3固定设置在散热器底座2上，翅片4固定设置在散热器框架3上，且翅片4平行布置，散热器底座2、散热器框架3和翅片4的内部设有互相连通的冷却流道5，冷却流道内有冷却液，CPU1与散热器底座2内冷却液进行热量交换，使CPU1进行降温，冷却液经散热器框架3从散热器底座2流动到翅片4的冷却流道5内，并在翅片4处进行散热。翅片4为长条状，且各个翅片4平行排列布置，长条状的翅片4有效增加散热面积，增强散热效果。
实施例2，如图5所示，冷却流道5在散热器底座2内部均匀铺满，使散热器底座2内的冷却液尽可能多的与CPU1进行热量交换，提高散热器散热效率。散热器底座2内冷却流道5成三级逐步分级设置，本实施例中，第一级分为两个支路，形成两个二级支路，二级支路分支形成四个三级支路，三级支路分支形成八个四级支路，使支路之间的间隔较小，增加冷却液与CPU1产生热量交换的接触面积，使冷却液在从右往左单向流动，使冷却液流动更加流畅，更加均匀。
进一步，如图1所示，散热器框架3上设有冷却流道出口6和冷却流道进口10，冷却流道出口6和冷却流道进口10位于散热器框架3上，冷却流道出口6和冷却流道进口10分别与冷却流道5相连通。冷却液从冷却流道进口10流入冷却流道5，冷却液经过散热器底座2和散热器框架3流至翅片4，冷却液在翅片4处进行散热后从冷却流道出口6流出。
进一步，液冷组件还包括泵8，泵8通过泵进口管路7与冷却流道出口6连通，泵8通过泵出口管路9与冷却流道进口10连通，从冷却流道出口6流出的冷却液经泵进口管路7进入泵8，然后经过泵出口管路9从冷却流道进口10流入冷却流道5。泵8为冷却液的循环提供动力。
进一步，散热器底座2、散热器框架3和翅片4均为高导热性能材料，高导热性能材料更有利于热量的传道，CPU1产生的热量能够经散热器底座2和散热器框架3传递至翅片4，并在翅片4处进行降温。
进一步，风冷组件包括风扇11，风扇11固定设置在散热器框架3上，且风扇11与翅片4对应，风扇11启动加速空气流动，加速翅片4的降温。其他结构与实施例1相同。
实施例3，一种如实施例2所述的风冷液冷一体化CPU散热器的散热方法：包括液冷过程和风冷过程，其中液冷过程如下：CPU1工作产生热量，高导热性能材料制成的散热器底座2、散热器框架3和翅片4将一部分热量快速传递到翅片4上，同时散热器底座2内铺满的冷却流道5使冷却液和CPU1进行充分的热量交换，吸热后的冷却液经冷却流道5流动至翅片4处，并在翅片4处进行散热，CPU1产生的热量通过散热器本身和冷却液共同作用传递到翅片4处，若干个平行排列的翅片4有效增加散热面积，提高散热效率，实现液冷散热；风冷过程如下：风扇11启动使翅片4处空气加速流动，使翅片4在风扇11的强制风冷作用下将热量传递给外部空气，加快翅片4处热量的扩散，实现风冷散热，提高散热效果。流经翅片4的冷却液温度降低，降温后的冷却液经过泵8增压后回流至散热器底座2，完成一次循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，包括CPU（1）和散热器底座（2），CPU（1）固定设置在散热器底座（2）上，散热器底座（2）上固定设有液冷组件，液冷组件上固定设有风冷组件。
2.根据权利要求1所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，液冷组件包括散热器框架（3）和若干个翅片（4），散热器框架（3）固定设置在散热器底座（2）上，翅片（4）固定设置在散热器框架（3）上，散热器底座（2）、散热器框架（3）和翅片（4）的内部设有互相连通的冷却流道（5）。
3.根据权利要求2所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，翅片（4）为长条状，且各个翅片（4）平行排列布置。
4.根据权利要求2或3所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，冷却流道（5）在散热器底座（2）内部均匀铺满。
5.根据权利要求4所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，散热器底座（2）内冷却流道（5）成多三级逐步分级设置。
6.根据权利要求4所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，散热器框架（3）上设有冷却流道出口（6）和冷却流道进口（10），冷却流道出口（6）和冷却流道进口（10）分别与冷却流道（5）相连通。
7.根据权利要求6所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，液冷组件还包括泵（8），泵（8）通过泵进口管路（7）与冷却流道出口（6）连通，泵（8）通过泵出口管路（9）与冷却流道进口（10）连通。
8.根据权利要求1~3、6、7任一项所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，散热器底座（2）、散热器框架（3）和翅片（4）均为高导热性能材料。
9.根据权利要求8所述的风冷液冷一体化CPU散热器，其特征在于，风冷组件包括风扇（11），风扇（11）固定设置在散热器框架（3）上，且风扇（11）与翅片（4）对应。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的风冷液冷一体化CPU散热器的散热方法，其特征在于，包括液冷过程和风冷过程，其中液冷过程如下：CPU（1）工作产生热量，一部分热量经散热器底座（2）、散热器框架（3）传递到翅片（4），另一部分热量与散热器底座（2）内的冷却液进行充分的热量交换，冷却液在冷却流道（5）流动将热量传递到翅片（4），实现液冷散热；
风冷过程如下：启动风扇（11），风扇（11）对传递到翅片（4）处的热量进行加速散热，实现风冷散热。
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