小米推出環形冷泵散熱技術!更為優異的手機散熱!

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小米在今年11月5日發表全新的環形冷泵散熱技術,該技術運用一種名為特斯拉閥的結構分離氣液,提升手機散熱表現。根據官方實測,在小米MIX4運行遊戲30分鐘的測試中,搭載環形冷泵散熱技術的機身最高溫度降溫多達5°C。而這種環形冷泵散熱技術是如何做到的呢?作為關鍵元件的特斯拉閥又是什麼?就讓我們一起來看看吧!

什麼是特斯拉閥(Tesla Valve)?

聊聊環形冷泵散熱技術前,我們先來了解特斯拉閥。

特斯拉閥為尼古拉,特斯拉於1920年代發明,是一種讓流體只能單向通行的閥門。現行單向閥多半透過可活動部件或是電動開關來實現單向通行。而相較其他單向閥,特斯拉閥內部只包含不可活動的被動元件,卻能實現讓流體單向通行的效果,其結構如圖1所示。

特斯拉閥構造
圖1 特斯拉閥構造[1]
現在來看看特斯拉閥如何實現流體的單向通行。假設流體從左閥門流至右閥門,經過第一個交叉口的時候,會分成流動1與流動2兩個流動方向,由於流道構造的緣故,流動2方向會與流動1方向相反,使得由左而右的流動阻力提升。經過數次交叉口後,流動阻力不停增加,便會使得由左而右的流動極為困難。

反之,從右閥門流至左閥門並不會出現流動方向相反的情形(如流動3),也因此形成單向閥的特性。光看圖還是無法理解的話,可以參考下方影片中的動畫說明。

小米的環形冷泵散熱技術

了解特斯拉閥之後,我們來看看小米如何將特斯拉閥運用在手機散熱設計,而環形冷泵散熱片置於手機內部,如圖2所示。當處理器運轉產生熱能時,會對環形冷泵內部液體加熱,使液體變為氣體,這種吸熱的相變過程能替處理器散熱。

環形冷泵散熱片
圖2 環形冷泵散熱片

此外,自然膨脹的加熱氣體會前進至蒸氣管道,遇到冷凝器後轉變為液體,再次回流至處理器相變吸熱。不斷重複上述過程就能就能達到循環散熱的效果,如圖3所示。

環形冷泵媒介循環示意圖
圖3 環形冷泵媒介循環示意圖

相較傳統均熱板(Vapor Chamber)會因冷液與蒸氣相向運動而影響散熱循環,小米推出的環形冷泵散熱技術運用多通道的特斯拉閥用來隔離冷液與蒸氣,讓蒸汽無法回流,實現單向分離的同時也達到氣液分離的效果,進而提升散熱效率,如圖4所示。

根據小米測試,搭載環形冷泵的小米MIX4與使用傳統均熱板的小米MIX4同樣運行原神這款遊戲30分鐘的情況下,搭載環形冷泵的機身最高溫度47.7°C,相較原先52.9°C,降溫多達5°C。

環形冷泵內的特斯拉閥
圖4 環形冷泵內的特斯拉閥

主廚結語

本次與各位介紹小米最新推出的環形冷泵散熱技術,並一併說明特斯拉閥的單向通行原理。運用特斯拉閥來達到氣液分離的效果著實是個不錯的點子,而小米也預計於明年2022年下半年量產,期待早日看到小米於自家機種採用這項新技術的到來呢!

參考資料

  1. Valvular conduit,US1329559A,Tesla Nikola
  2. Introducing Loop LiquidCool Technology,https://www.youtube.com/watch?v=nhL36Kt_XBg

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