散熱風(fēng)扇知識點(diǎn)(很全)

1、風(fēng)扇的分類： 散熱風(fēng)扇通常分為以下三類： 1軸流式：氣流出口方向與軸心方向相同。 2離心式：利用離心力作用將氣流沿著葉片向外甩出。 3混流式：擁有以上兩種氣流方式。風(fēng)扇的分類：散熱風(fēng)扇通常分為以下三類：1 軸流式：氣流出口方向與軸心方向相同。2 離心式：利用離心力作用將氣流沿著葉片向外甩出。3 混流式：擁有以上兩種氣流方式。散熱風(fēng)扇的原理原理：風(fēng)扇的工作原理是按能量轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)的，即：電能電磁能機(jī)械能動能。其電路原理一般分為多種形式，采用的電路不同，風(fēng)扇的性能就會有差異。軸流式風(fēng)扇的組成：扇框、扇葉、軸承、PCB控制電路、驅(qū)動電機(jī)貝富美 直流散熱風(fēng)扇 5020 系列 散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn) 速：轉(zhuǎn)速指風(fēng)扇旋

2、轉(zhuǎn)的速度，通常以1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)來衡量，即：rpm。轉(zhuǎn)速與機(jī)電繞線匝數(shù)、線徑、扇葉葉輪外徑與底徑，葉片形狀及所用軸承等因素有關(guān)，轉(zhuǎn)速增大，風(fēng)量相應(yīng)增大。轉(zhuǎn)速值的大小，在一定程度上代表了風(fēng)量的大小，在條件一定時，轉(zhuǎn)速越大，則噪音及振動會相應(yīng)加大，因此，在風(fēng)量滿足散熱要求的情況下，應(yīng)盡量使用低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇。一般轉(zhuǎn)速大小（以DC軸流風(fēng)扇為例）：2510風(fēng)扇700012000rpm；3010風(fēng)扇50009000rpm；4010風(fēng)扇50007000rpm；5010風(fēng)扇35005000rpm；6025風(fēng)扇26004500rpm；7025風(fēng)扇24003600rpm；8025風(fēng)扇20003500rpm；9225

3、風(fēng)扇16003100rpm；12025風(fēng)扇15002500rpm；12038風(fēng)扇20003200rpm。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可在啟動電腦時通過BIOS測試，或通過其他主板自帶的監(jiān)控軟件測試；也可以通過轉(zhuǎn)速測試儀測試。注意：前兩種方式必須是支持測速功能的風(fēng)扇才能測出。風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)：風(fēng)扇的軸承系統(tǒng)一般建議最好選用滾珠軸承，因?yàn)樯葻犸L(fēng)扇的壽命通常取決于其軸承的可靠性，滾珠軸承系統(tǒng)已被證實(shí)具有高效率與低生熱的特點(diǎn)。滾珠軸承屬滾動摩擦，由金屬珠滾動，接觸面小，摩擦系數(shù)??；而含油軸承為滑動摩擦，接觸面大，長期使用后，油會揮發(fā)，軸承容易磨損，摩擦系數(shù)大，后期噪音較大，壽命短。品質(zhì)好的風(fēng)扇除了通風(fēng)量大、風(fēng)壓高以外，可靠

4、性也是非常重要的，風(fēng)扇使用的軸承形式在此顯得非常重要。高速風(fēng)扇一律使用滾珠軸承（Ball bearing）而低速風(fēng)扇則使用成本低廉的含油軸承（Sleeve bearing）。含油軸承風(fēng)扇只用一個軸承；而滾珠軸承風(fēng)扇都需要兩個軸承，單滾珠軸承，是“1 Ball + 1 Sleeve”，依然帶有含油軸承的成分。比單滾珠更高級的是雙滾珠軸承，即Two Balls。含油軸承壽命一般為10000小時，單滾珠軸承為30000小時，雙滾珠軸承為50000小時以上（環(huán)境溫度均設(shè)定在25以下時）。風(fēng)扇使用的含油軸承由銅基粉末燒結(jié)而成，使用含油軸承需加潤滑油以減少滑動摩數(shù),潤滑油由鋰基潤滑脂加特制機(jī)油調(diào)制而成。隨

5、著長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承內(nèi)的機(jī)油會揮發(fā)而變干，摩擦系數(shù)增大，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)受影響，可能出現(xiàn)異音，轉(zhuǎn)速偏慢甚至不轉(zhuǎn)現(xiàn)象。而滾珠軸承由滾動摩擦取代了滑動摩擦，摩擦系數(shù)小并克服了摩擦系數(shù)容易變的缺點(diǎn)，因而運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)，壽命相對要長得多。直流風(fēng)扇規(guī)格和特性當(dāng)您在選擇風(fēng)扇的時候, 以下的相關(guān)知識將給您提供有利的參考, 真正讓您選擇到符合自已使用風(fēng)扇產(chǎn)品.一、風(fēng)扇規(guī)格的選擇：1，扇框外型尺寸的選擇：1-1【長25×寬25×厚10mm】:行業(yè)簡稱25101-2【長40×寬40×厚20mm】:行業(yè)簡稱40201-3【長60×寬60×厚15mm】:行業(yè)簡稱601

6、51-4【長80×寬80×厚25mm】:行業(yè)簡稱80251-5【長120×寬120×厚25mm】:行業(yè)簡稱120251-612032【長120×寬120×厚32mm】:行業(yè)簡稱12032 等1-7) 以上風(fēng)扇外型尺寸都有不同的螺絲孔距和螺絲孔徑之分如上圖所示說明: 風(fēng)扇外型尺寸為此60×60×15mm(簡稱謂6015 風(fēng)扇),螺絲徑為4.4mm,孔距為50.0mm。2， 扇框和扇葉塑膠材料及顏色選擇:2-1)扇框+扇葉: 為PBT 原料白色(塑膠熱變形溫度230)2-2)扇框+扇葉: 為PBT 原料黑色(塑膠熱變形

7、溫度230)2-3)扇框+扇葉: 為PC 原料透明(塑膠熱變形溫度120)2 -4)扇框+扇葉: 為PC 原料加不同色粉形成外觀顏色等(塑膠熱變形溫度120)8025 直流散熱風(fēng)扇 BF8025 系列 bf&m3，風(fēng)扇機(jī)械軸承系統(tǒng)的選擇:3-1雙滾珠防塵結(jié)構(gòu)【2 個滾珠軸承（Bearing）S420 鐵軸心防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計】防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)點(diǎn):a) 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定,風(fēng)扇安裝不同的位置方面不會改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速b) 相對使用壽命較長C) 生產(chǎn)加工裝配容易 缺點(diǎn)a) 成本較高3-2單滾珠防塵結(jié)構(gòu) 【一個滾珠軸承（Bearing）含油軸承（Sleeve）S420鐵軸心防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計】 優(yōu)點(diǎn):a) 風(fēng)

8、扇運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定,風(fēng)扇安裝不同的位置方面不會改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速b) 相對使用壽命適中 缺點(diǎn)a) 成本高b) 加工難度要求高,制程及使用過程中易產(chǎn)生異音3-3防塵液壓頂心定磁風(fēng)扇【回油槽含油軸承（Sleeve）S420 鐵軸心防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計】含油軸承頂心設(shè)計回油系統(tǒng)設(shè)計防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計固態(tài)磁體 優(yōu)點(diǎn):a) 成本偏高b) 相對使用壽命適中C) 內(nèi)外防塵設(shè)計,定磁頂心運(yùn)轉(zhuǎn)及內(nèi)部回油循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計,延長風(fēng)扇使用壽命 缺點(diǎn)a) 加工難度精度要求相當(dāng)高3-4防塵液壓磁懸浮風(fēng)扇【回油槽含油軸承（Sleeve）S420 鐵軸心防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計】防塵結(jié)構(gòu)設(shè)計含油軸承S420軸心密封結(jié)構(gòu)回油槽沒計 優(yōu)點(diǎn):a) 成本適中b) 相對

9、使用壽命適中C) 內(nèi)外防塵設(shè)計,內(nèi)部回油循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計,延長風(fēng)扇使用壽命 缺點(diǎn)a) 加工難度精度要求相當(dāng)高4，風(fēng)扇線材的選擇：4-1)線材規(guī)格型號常規(guī)分線: UL1007 24AGW 線材等級:80,300V, 最大導(dǎo)體阻抗 28.3/KFT,20 UL1007 26AGW 線材等級:80,300V, 最大導(dǎo)體阻抗 45.2/KFT,20 UL1095 28AGW 線材等級:80,300V, 最大導(dǎo)體阻抗 6.64/KFT,20 UL1571 28AGW 線材等級:80,30V, 最大導(dǎo)體阻抗 6.64/KFT,20常規(guī)并線 UL2468 24AGW 并線線材等級:80,300V, 最大導(dǎo)體阻抗

10、28.3/KFT,20 UL2468 24AGW 并線線材等級:80,300V, 最大導(dǎo)體阻抗45.2/KFT,20 UL1095 28AGW 并線線材等級:80,300V, 最大導(dǎo)體阻抗 6.64/KFT,204-2)常用端子規(guī)格型號JST 2.5(2P) JST 2.5(3P) 2510(2P) 2510(3P) JST 2.0(2P) JST 2.0(3P)Molex1.25(2P) Molex1.25(3P) Molex5264(3P) 杜邦2.54(3P) SMH250(2P) AMP MAT-1004-3)導(dǎo)線長度表示方式導(dǎo)線長度 焊錫長度有端風(fēng)扇的導(dǎo)線長度算法及標(biāo)示 無端風(fēng)扇的導(dǎo)

11、線長度算法及標(biāo)示5， 依送風(fēng)方式，軸流扇和離心扇5-1軸流扇：最廣泛的形式就是用軸流風(fēng)扇（也就是最普遍的那種風(fēng)扇）向下鼓風(fēng)，之所以這么流行是因?yàn)榫C合效果好且成本低廉。如果把軸流風(fēng)扇的方向反過來，就變成向上抽風(fēng)，在某些特別型號的散熱器中會采用這種形式。兩種送風(fēng)形式的差別在于氣流形式的不同，鼓風(fēng)時產(chǎn)生的是紊流，風(fēng)壓大但容易受到阻力損失；抽風(fēng)時產(chǎn)生的是層流，風(fēng)壓小但氣流穩(wěn)定。理論上說，紊流的散熱效率比層流大得多，因此才成為主流設(shè)計形式。軸流風(fēng)機(jī)雖然應(yīng)用廣泛，但是也存在固有的缺陷。軸流風(fēng)機(jī)受電機(jī)位置的阻擋，氣流不能流暢通過鼓風(fēng)區(qū)域的中部，這稱為“死區(qū)”。正轉(zhuǎn)【逆時針方向，出風(fēng)方向?yàn)轱L(fēng)扇正背面方向】反轉(zhuǎn)

12、【順時針方向，出風(fēng)方向?yàn)轱L(fēng)扇出口方向】5-2離心扇【Blower】：離心風(fēng)扇是與軸流風(fēng)機(jī)完全不同鼓風(fēng)形式，也逐漸開始使用在CPU 散熱當(dāng)中，通常被電腦用戶稱為“渦輪風(fēng)扇”。這種風(fēng)扇的優(yōu)越之處在于很好地解決了“死區(qū)”問題。離心風(fēng)扇與傳統(tǒng)風(fēng)扇的不同之處是其葉片旋轉(zhuǎn)是在垂直的平面內(nèi)進(jìn)行的，進(jìn)風(fēng)口位于風(fēng)扇的側(cè)面。散熱器底面接收到的氣流分布較均勻。離心風(fēng)扇的鼓風(fēng)方向上沒有障礙物，所以在各個位置都有同樣的氣流。同時它的風(fēng)壓和風(fēng)量的調(diào)節(jié)范圍也更大，轉(zhuǎn)速控制的效果更好。負(fù)面的影響噪音大。 正轉(zhuǎn)【逆時針方向，出風(fēng)口出風(fēng)】 反轉(zhuǎn)【順時針方向，出風(fēng)口進(jìn)風(fēng)】二、風(fēng)扇電氣特性基本項(xiàng)目:1依風(fēng)扇使用額定電壓和電壓使用范圍

13、選擇1-1DC5V 【使用電壓范圍：4.5V5.5V】1-2DC12V 【使用電壓范圍：10.2V13.8V】1-3DC24V 【使用電壓范圍：20.4V27.6V】1-4DC48V 【使用電壓范圍：43V52V】1-5) 一些特殊額定電壓和電壓使用范圍要求之規(guī)格等2 )風(fēng)扇起動電壓要求起動電壓的定義: 能使風(fēng)扇在最低電壓下正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的電壓。起動電壓越小就意味著風(fēng)扇的靜磨擦系數(shù)小,風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速越順暢和穩(wěn)定,選擇好風(fēng)扇是需對此項(xiàng)有特別要求。3風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)額定電流要求在額定電壓下風(fēng)扇穩(wěn)定工作運(yùn)轉(zhuǎn)時的電流【電流表示符號：I ， 單位:A(安培),1A 1000mA】。在能確保散熱效能情況下，電流越小越

14、好，也就消耗能源越少,同時也利風(fēng)扇的使用壽命。4風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速要求【轉(zhuǎn)速單位:RPM】4-1超高轉(zhuǎn)速（表示該風(fēng)扇在安全使用的條件下的正常最高轉(zhuǎn)速）4-2高轉(zhuǎn)速4-3中轉(zhuǎn)速4-4低轉(zhuǎn)速4-5超低轉(zhuǎn)速（表示該風(fēng)扇在額定電壓下能持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速）5風(fēng)扇自動恢復(fù)起動功能要求該功能為將風(fēng)扇轉(zhuǎn)子鎖定，風(fēng)扇電流瞬間由大變小(近視為零A)進(jìn)行鎖定，放開轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子處于停止?fàn)顟B(tài)，過幾秒鐘(停止?fàn)顟B(tài)時間的長短由IC 本身常規(guī)設(shè)計或特別需求作設(shè)計調(diào)整)后由IC內(nèi)部自動釋放導(dǎo)能電壓將風(fēng)扇重新恢復(fù)工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子開始由停止?fàn)顟B(tài)開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該功能主要為防止安裝使用過程中風(fēng)扇轉(zhuǎn)子受外界因素的原因?qū)е罗D(zhuǎn)子被卡死或風(fēng)扇出

15、現(xiàn)死角，常時間受大電流的影響而引起風(fēng)扇燒毀。6風(fēng)扇噪音要求【單位為分貝dB(A）】風(fēng)扇噪音是使用者最為關(guān)注的項(xiàng)目,在滿足散熱的前題條件下,一般噪音要求越小越好。風(fēng)扇噪音與摩擦力、空氣流動有關(guān)。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越高、風(fēng)量越大，造成的噪音也會越大，另外風(fēng)扇自身的震動也是不可忽視的因素。當(dāng)然高品質(zhì)的風(fēng)扇的自身震動會很小，但前面兩個者卻是難以克服的。要解決這個問題，我們可以嘗試使用尺寸較大的風(fēng)扇。應(yīng)在在風(fēng)量相同的情況下，大風(fēng)扇在較低轉(zhuǎn)速時的工作噪聲要小于小風(fēng)扇在高轉(zhuǎn)速時的工作噪聲。另外一個我們?nèi)菀缀雎缘囊蛩厥秋L(fēng)扇的軸承。由于風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)軸和軸承之間要摩擦碰撞，所以也是風(fēng)扇噪聲的一個主要來源。噪音的測試標(biāo)準(zhǔn)

16、以Microphone 至Fan1M距離測試所得(如下圖所示),特殊要求的將會縮短之間的距離。 7 風(fēng)扇風(fēng)量&風(fēng)壓要求風(fēng)扇的風(fēng)量&風(fēng)壓是決定散熱效能的主要因素,常風(fēng)扇外型規(guī)格定下來后,風(fēng)扇的特性重點(diǎn)要求就是風(fēng)量&風(fēng)壓,決不是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,通常人們都會誤解了這重點(diǎn),開始使用A 廠家的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為作2400RPM,只要B 廠家的風(fēng)扇也為2400RPM 就可以了,這樣做完全是錯誤的。如A 廠家4028 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為8000RPM,風(fēng)量為30CFM,風(fēng)壓為15mmHO2 ,額定電流為0.16A,噪音為30dB；那B 廠家的4028 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為7500RPM風(fēng)量為32CFM,風(fēng)

17、壓為15.6mmHO2 ,額定電流為0.14A,噪音為30dB；從數(shù)值來看,B 廠家的參數(shù)會優(yōu)于A廠家的,且B 廠家的7500RPM 的風(fēng)扇完全可以與A 廠家的8000RPM 風(fēng)扇代用(其它品質(zhì)一致前題下),所以我們選擇風(fēng)扇不是看規(guī)格轉(zhuǎn)速,而是看風(fēng)量&風(fēng)壓。7.1 風(fēng)量：風(fēng)量就是每分鐘風(fēng)和送出或吸入空氣的體積 單位M3/min(ft3/min),每分鐘多少立方米(立方英尺)。(CFM 或CMM)7.2風(fēng)壓：風(fēng)壓就是風(fēng)扇克服阻力進(jìn)行送風(fēng)時所需要產(chǎn)生的壓力，分為靜壓和動壓。靜壓是指平行于氣流方向測量到的壓力， 動壓是氣體流動所需動能轉(zhuǎn)化為壓力的過程 單位:mm/H2O(inch/H2O),

18、風(fēng)壓水柱多少毫米(英寸)。風(fēng)量&風(fēng)壓測試設(shè)備(風(fēng)洞) 風(fēng)扇的特性(P&Q)曲線三、風(fēng)扇特性控制方式選擇：1二條線一般控制輸出【電壓大小可控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢】1.2線風(fēng)扇分為有端和無端（裸線）兩種接線方式，端子型號規(guī)格、線材正負(fù)極性方向及線規(guī)由使用者指定。一般引線采用兩種顏色線材，紅色和黑色；紅色線接電源的正極電壓，黑色線接電源的負(fù)極電壓。2FG 信號控制輸出【電壓大小可控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，第三條FG 信號線可提供方波頻率信號給設(shè)備來偵測其風(fēng)扇轉(zhuǎn)速實(shí)值】2.1線FG 信號輸出風(fēng)扇分為有端和無端（裸線）兩種接線方式，端子型號規(guī)格、線材、正負(fù)極性方向及線規(guī)由使用者指定。一般引線采用三種顏色線

19、材，紅色、黑色和白色（黃色等），紅色線接電源的正極電壓，黑色線接電源的色極電壓，另外第三條引線FG 信號線，F(xiàn)G 信號線顏色常規(guī)為白、黃兩種；（接線電路圖如下）。IcRV(FG)/Ic Ic 10mA（Max.）FG 信號輸出波形圖：3三條線(RD 信號控制)輸出【正()/負(fù)()極電源，電壓大小可控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,第三條線可提供一個電頻信號給設(shè)備偵測（報警/指示方式等）該風(fēng)扇是否正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)】3.1線RD 信號輸出風(fēng)扇分為有端和無端（裸線）兩種接線方式，端子型號規(guī)格、線材正負(fù)極性方向及線規(guī)由使用者指定。一般引線采用三種顏色線材，紅色、黑色和白色（藍(lán)色等），紅色線接電源的正極電壓，黑色線接電源的色極

20、電壓，另外第三條線接RD 信號端，RD 信號線顏色常規(guī)為白、藍(lán)兩種；（接線電路圖如下）。IcRV(RD)/Ic Ic 10mA（Max.）RD 信號輸出波形圖：Running4四條線(PWM 信號控制)輸出【正()/負(fù)()極電源，第三條FG信號線偵測其風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,第四條PWM(脈沖寬度調(diào)節(jié))提供設(shè)備調(diào)制其風(fēng)扇轉(zhuǎn)速】PWM 信號輸出波形圖：5溫度控制輸出【正()/負(fù)()極電源，電壓大小控制其風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇電源/控制部分裝置熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度的變化改變其阻值，從而控制其風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢，一般設(shè)計為環(huán)境溫度高時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快，環(huán)境溫度低時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速慢。溫控風(fēng)扇分為真溫控和假溫控兩種，兩者間的差異：A真溫控

21、電路設(shè)計及轉(zhuǎn)速變化曲線如下圖所示，其優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：其一電路設(shè)計為由熱敏電阻阻值變化調(diào)致IC 控制內(nèi)部頻寬來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速快慢，轉(zhuǎn)速變化時相對穩(wěn)定。其二為熱敏電阻本體不發(fā)熱，確保特性本質(zhì)及使用周期。其三可應(yīng)用大電流機(jī)種。缺點(diǎn)：其一電路設(shè)計復(fù)雜成本高。其二不適用小型機(jī)種（內(nèi)部PCB 設(shè)置不下）B假溫控電路設(shè)計及轉(zhuǎn)速變化曲線如下圖所示，其優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：其一電路設(shè)計簡單成本低。其二可應(yīng)用小型機(jī)種。缺點(diǎn)：其一電路設(shè)計為在電源正極端串聯(lián)一熱敏電阻，由熱 敏電阻值變化來限流（降壓）控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速快慢，相對轉(zhuǎn)速變化同樣不穩(wěn)定。其二因熱敏電阻串聯(lián)負(fù)截整個電路，其本體易發(fā)熱，阻值變化很不穩(wěn)定。其三不適用高電流機(jī)型。四、風(fēng)扇綜合要求：1風(fēng)扇的使用壽命同一規(guī)格的風(fēng)扇產(chǎn)品由每一生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出來其品質(zhì)及使用壽命都有不同,主要來自每一家的結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣性能設(shè)計、材料選用及制程管制等的差異有別;其次就是使用者的安裝位置選擇和使用環(huán)境等的優(yōu)劣條件程度綜合來決定,要想達(dá)到理