如何挑選散熱風扇

1、深圳美風機電技術有限公司內(nèi)部培訓教材采購商和客戶如何選擇散熱風扇 風扇的分類：散熱風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。 散熱風扇的原理 原理：風扇的工作原理是按能量轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)的，即：電能電磁能機械能動能。其電路原理一般分為多種形式，采用的電路不同，風扇的性能就會有差異。軸流式風扇的組成：扇框、扇葉、軸承、PCB控制電路、驅(qū)動電機轉(zhuǎn) 速：轉(zhuǎn)速指風扇旋轉(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，轉(zhuǎn)速增大，

2、風量相應增大。 轉(zhuǎn)速值的大小，在一定程度上代表了風量的大小，在條件一定時，轉(zhuǎn)速越大，則噪音及振動會相應加大，因此，在風量滿足散熱要求的情況下，應盡量使用低轉(zhuǎn)速風扇。一般轉(zhuǎn)速大?。ㄒ訢C軸流風扇為例）：2510風扇700012000rpm；3010風扇50009000rpm；4010風扇50007000rpm；5010風扇35005000rpm；6025風扇26004500rpm；7025風扇24003600rpm；8025風扇20003500rpm；9225風扇16003100rpm；12025風扇15002500rpm；12038風扇20003200rpm。風扇轉(zhuǎn)速可在啟動電腦時通過BIOS

3、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扇才能測出。風扇的軸承系統(tǒng)： 風扇的軸承系統(tǒng)一般建議最好選用滾珠軸承，因為扇熱風扇的壽命通常取決于其軸承的可靠性，滾珠軸承系統(tǒng)已被證實具有高效率與低生熱的特點。滾珠軸承屬滾動摩擦，由金屬珠滾動，接觸面小，摩擦系數(shù)小；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)好的風扇除了通風量大、風壓高以外，可靠性也是非常重要的，風扇使用的軸承形式在此顯得非常重要。高速風扇一律使用滾珠軸承（Ball bearing）而低速風扇則使用成本低廉的含油

4、軸承（Sleeve bearing）。含油軸承風扇只用一個軸承；而滾珠軸承風扇都需要兩個軸承，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)境溫度均設定在25以下時）。風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油調(diào)制而成。隨著長時間的運轉(zhuǎn)，軸承內(nèi)的機油會揮發(fā)而變干，摩擦系數(shù)增大，風扇運轉(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

5、動摩擦，摩擦系數(shù)小并克服了摩擦系數(shù)容易變的缺點，因而運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性強，壽命相對要長得多。直流風扇規(guī)格和特性當您在選擇風扇的時候, 以下的相關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扇產(chǎn)品.一、風扇規(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2510 1-2【長40×寬40×厚20mm】:行業(yè)簡稱4020 1-3【長60×寬60×厚15mm】:行業(yè)簡稱6015 1-4【長80×寬80×厚25mm】:行業(yè)簡稱8025 

6、1-5【長120×寬120×厚25mm】:行業(yè)簡稱12025 1-612032【長120×寬120×厚32mm】:行業(yè)簡稱12032 等 1-7) 以上風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: 風扇外型尺寸為此60×60×15mm(簡稱謂6015 風扇),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(塑膠熱變形溫度230) 2

7、-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)3，風扇機械軸承系統(tǒng)的選擇:  3-1雙滾珠防塵結(jié)構【2 個滾珠軸承（Bearing）S420 鐵軸心防塵結(jié)構設計】防塵結(jié)構設計優(yōu)點: a) 風扇運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定,風扇安裝不同的位置方面不會改變風扇的轉(zhuǎn)速 b) 相對使用壽命較長 C) 生產(chǎn)加工裝配容易 缺點 a) 成本較高3-2單滾珠防塵結(jié)構 【一個滾珠軸承（Bearing）含油軸承（Sleeve）S420 鐵軸心防塵結(jié)構設計】 優(yōu)點:

8、60;a) 風扇運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定,風扇安裝不同的位置方面不會改變風扇的轉(zhuǎn)速 b) 相對使用壽命適中 缺點 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扇【回油槽含油軸承（Sleeve）S420 鐵軸心防塵結(jié)構設計】含油軸承頂心設計回油系統(tǒng)設計防塵結(jié)構設計固態(tài)磁體 優(yōu)點:  a) 成本偏高  b) 相對使用壽命適中  C) 內(nèi)外防塵設計,定磁頂心運轉(zhuǎn)及內(nèi)部回油循環(huán)系統(tǒng)設計,延長風扇使用壽命 缺點  a) 加工難度精度要求相當高3-4防塵液壓磁懸浮風扇【回油槽含油軸承（Sleeve）S42

9、0 鐵軸心防塵結(jié)構設計】防塵結(jié)構設計  含油軸承  S420軸心  密封結(jié)構  回油槽沒計 優(yōu)點: a) 成本適中 b) 相對使用壽命適中 C) 內(nèi)外防塵設計,內(nèi)部回油循環(huán)系統(tǒng)設計,延長風扇使用壽命 缺點 a) 加工難度精度要求相當高4，風扇線材的選擇：  4-1)線材規(guī)格型號常規(guī)分線: UL1007 24AGW 線材等級:80,300V, 最大導體阻抗 28.3/KFT,20 UL1007 26AGW 線材等級:80,300V, 最大導體阻抗 45.2/KFT,20 UL1095 28AGW 線材等級:

10、80,300V, 最大導體阻抗 6.64/KFT,20 UL1571 28AGW 線材等級:80,30V, 最大導體阻抗 6.64/KFT,20常規(guī)并線 UL2468 24AGW 并線線材等級:80,300V, 最大導體阻抗28.3/KFT,20 UL2468 24AGW 并線線材等級:80,300V, 最大導體阻抗45.2/KFT,20 UL1095 28AGW 并線線材等級:80,300V, 最大導體阻抗 6.64/KFT,20  4-2)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

11、 2.0(3P) Molex1.25(2P) Molex1.25(3P) Molex5264(3P) 杜邦2.54(3P) SMH250(2P) AMP MAT-100  4-3)導線長度表示方式 導線長度 焊錫長度 有端風扇的導線長度算法及標示 無端風扇的導線長度算法及標示5， 依送風方式，軸流扇和離心扇  5-1軸流扇：最廣泛的形式就是用軸流風扇（也就是最普遍的那種風扇）向下鼓風，之所以這么流行是因為綜合效果好且成本低廉。如果把軸流風扇的方向反過來，就變成向上抽風，在某些特別型號的散熱器中會采用這種形式。兩種送風形式的差別在于氣流形式的不同

12、，鼓風時產(chǎn)生的是紊流，風壓大但容易受到阻力損失；抽風時產(chǎn)生的是層流，風壓小但氣流穩(wěn)定。理論上說，紊流的散熱效率比層流大得多，因此才成為主流設計形式。軸流風機雖然應用廣泛，但是也存在固有的缺陷。軸流風機受電機位置的阻擋，氣流不能流暢通過鼓風區(qū)域的中部，這稱為“死區(qū)”。 正轉(zhuǎn)【逆時針方向，出風方向為風扇正背面方向】 反轉(zhuǎn)【順時針方向，出風方向為風扇出口方向】  5-2離心扇【Blower】：離心風扇是與軸流風機完全不同鼓風形式，也逐漸開始使用在CPU 散熱當中，通常被電腦用戶稱為“渦輪風扇”。這種風扇的優(yōu)越之處在于很好地解決了“死區(qū)”問題。離心風扇與傳統(tǒng)風扇的不同之處

13、是其葉片旋轉(zhuǎn)是在垂直的平面內(nèi)進行的，進風口位于風扇的側(cè)面。散熱器底面接收到的氣流分布較均勻。離心風扇的鼓風方向上沒有障礙物，所以在各個位置都有同樣的氣流。同時它的風壓和風量的調(diào)節(jié)范圍也更大，轉(zhuǎn)速控制的效果更好。負面的影響噪音大。  正轉(zhuǎn)【逆時針方向，出風口出風】  反轉(zhuǎn)【順時針方向，出風口進風】二、風扇電氣特性基本項目:1依風扇使用額定電壓和電壓使用范圍選擇  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

14、-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 )風扇起動電壓要求  起動電壓的定義: 能使風扇在最低電壓下正常運轉(zhuǎn)時的電壓。起動電壓越小就意味著風扇的靜磨擦系數(shù)小,風扇運轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速越順暢和穩(wěn)定,選擇好風扇是需對此項有特別要求。3風扇運轉(zhuǎn)額定電流要求  在額定電壓下風扇穩(wěn)定工作運轉(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，電流越小越好，也就消耗能源越少,同時也利風扇的使用壽命。4風扇運轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速要求【轉(zhuǎn)速單位:RPM】 4-1超高轉(zhuǎn)速（表示該風扇

15、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（表示該風扇在額定電壓下能持續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速）5風扇自動恢復起動功能要求  該功能為將風扇轉(zhuǎn)子鎖定，風扇電流瞬間由大變小(近視為零A)進行鎖定，放開轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子處于停止狀態(tài)，過幾秒鐘(停止狀態(tài)時間的長短由IC 本身常規(guī)設計或特別需求作設計調(diào)整)后由IC內(nèi)部自動釋放導能電壓將風扇重新恢復工作，風扇轉(zhuǎn)子開始由停止狀態(tài)開始正常運轉(zhuǎn)。該功能主要為防止安裝使用過程中風扇轉(zhuǎn)子受外界因素的原因?qū)е罗D(zhuǎn)子被卡死或風扇出現(xiàn)死角，常時間受大電流的影響而引起風扇燒毀。6風扇噪

16、音要求【單位為分貝dB(A）】風扇噪音是使用者最為關注的項目,在滿足散熱的前題條件下,一般噪音要求越小越好。風扇噪音與摩擦力、空氣流動有關。風扇轉(zhuǎn)速越高、風量越大，造成的噪音也會越大，另外風扇自身的震動也是不可忽視的因素。當然高品質(zhì)的風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扇。應在在風量相同的情況下，大風扇在較低轉(zhuǎn)速時的工作噪聲要小于小風扇在高轉(zhuǎn)速時的工作噪聲。另外一個我們?nèi)菀缀雎缘囊蛩厥秋L扇的軸承。 由于風扇高速轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)軸和軸承之間要摩擦碰撞，所以也是風扇噪聲的一個主要來源。噪音的測試標準以Microphone 至Fan 1M 距離測試所

17、得(如下圖所示),特殊要求的將會縮短之間的距離。 7 風扇風量&風壓要求   風扇的風量&風壓是決定散熱效能的主要因素,常風扇外型規(guī)格定下來后,風扇的特性重點要求就是風量&風壓,決不是風扇轉(zhuǎn)速,通常人們都會誤解了這重點,開始使用A 廠家的風扇轉(zhuǎn)速為作2400RPM,只要B 廠家的風扇也為2400RPM 就可以了,這樣做完全是錯誤的。如A 廠家4028 風扇轉(zhuǎn)速為8000RPM,風量為30CFM,風壓為15mmHO2 ,額定電流為0.16A,噪音為30dB；那B 廠家的4028 風扇轉(zhuǎn)速為7500RPM風量為32CFM,風壓為15.6mmHO

18、2 ,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 的風扇完全可以與A 廠家的8000RPM 風扇代用(其它品質(zhì)一致前題下),所以我們選擇風扇不是看規(guī)格轉(zhuǎn)速,而是看風量&風壓。 7.1 風量：風量就是每分鐘風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風壓：風壓就是風扇克服阻力進行送風時所需要產(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

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

20、顏色線材，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()極電源，電壓大小可控制風扇轉(zhuǎn)速,第三條線可提供一個電頻信號給設備偵測（報警/指示方式等）該風扇是否正常工作運轉(zhuǎn)】3.1線RD 信號輸出風扇分為有端和無端（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（藍色等），紅色線接電源的正極電壓，黑色線接電源

21、的色極電壓，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()極電源，第三條FG信號線偵測其風扇轉(zhuǎn)速,第四條PWM(脈衝寬度調(diào)節(jié))提供設備調(diào)制其風扇轉(zhuǎn)速】PWM 信號輸出波形圖：5溫度控制輸出【正()/負()極電源，電壓大小控制其風扇轉(zhuǎn)速，風扇電源/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，從而控制其風扇轉(zhuǎn)速快慢，一般設計為環(huán)境溫度高時風扇轉(zhuǎn)速快，環(huán)境溫度低時風扇轉(zhuǎn)速慢。溫控風扇分為真溫控和假溫控兩種，兩者間的差異：&

22、#160; A真溫控電路設計及轉(zhuǎn)速變化曲線如下圖所示，其優(yōu)缺點：優(yōu)點：其一電路設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。其三可應用大電流機種。缺點：其一電路設計復雜成本高。其二不適用小型機種（內(nèi)部PCB 設置不下）  B假溫控電路設計及轉(zhuǎn)速變化曲線如下圖所示，其優(yōu)缺點：優(yōu)點：其一電路設計簡單成本低。其二可應用小型機種。缺點：其一電路設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型。四、風扇綜合要求：1風扇的使用壽命  同一規(guī)格的風扇產(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)構設計、電氣性能設計、材料選用及