如何挑選散熱風扇

深圳美風機電技術(shù)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：軸流式：氣流出口方向與軸心方向相同。離心式：利用離心力作用將氣流沿著葉片向外甩出?；炝魇剑簱碛幸陨蟽煞N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(guān)，轉(zhuǎn)速增大，風量相應(yīng)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(yīng)加大，因此，在風量滿足散熱要求的情況下，應(yīng)盡量使用低轉(zhuǎn)速風扇。一般轉(zhuǎn)速大小（以DC軸流風扇為例）：2510風扇7000～12000rpm；3010風扇5000～9000rpm；4010風扇5000～7000rpm；5010風扇3500～5000rpm；6025風扇2600～4500rpm；7025風扇2400～3600rpm；8025風扇2000～3500rpm；9225風扇1600～3100rpm；12025風扇1500～2500rpm；12038風扇2000～3200rpm。風扇轉(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（Ballbearing）而低速風扇則使用成本低廉的含油軸承（Sleevebearing）。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“1Ball+1Sleeve”，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TwoBalls。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℃

b)相對使用壽命適中

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:

●UL100724AGW線材等級:80℃,300V,最大導體阻抗28.3Ω/KFT,20℃

●UL100726AGW線材等級:80℃,300V,最大導體阻抗45.2Ω/KFT,20℃

●UL109528AGW線材等級:80℃,300V,最大導體阻抗6.64Ω/KFT,20℃

●UL157128AGW線材等級:80℃,30V,最大導體阻抗6.64Ω/KFT,20℃

常規(guī)并線

●UL246824AGW并線線材等級:80℃,300V,最大導體阻抗28.3Ω/KFT,20℃

●UL246824AGW并線線材等級:80℃,300V,最大導體阻抗45.2Ω/KFT,20℃

●UL109528AGW并線線材等級:80℃,300V,最大導體阻抗6.64Ω/KFT,20℃

4-2)常用端子規(guī)格型號

JST2.5(2P)JST2.5(3P)2510(2P)2510(3P)JST2.0(2P)JST2.0(3P)

Molex1.25(2P)Molex1.25(3P)Molex5264(3P)杜邦2.54(3P)SMH250(2P)AMPMAT-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，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(shè)計形式。軸流風機

雖然應(yīng)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

1-1﹞DC5V【使用電壓范圍：4.5V～5.5V】

1-2﹞DC12V【使用電壓范圍：10.2V～13.8V】

1-3﹞DC24V【使用電壓范圍：20.4V～27.6V】

1-4﹞DC48V【使用電壓范圍：43V～52V】

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﹞6﹞風扇噪音要求【單位為分貝dB(A）】

風扇噪音是使用者最為關(guān)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(guān)。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(yīng)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15.6mmHO2,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),風壓水柱多少毫米(英寸)]。

風量&風壓測試設(shè)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。2﹞FG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(shè)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）。

Ic

R≥V(FG)/IcIc＝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(shè)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）。

Ic

R≥V(RD)/IcIc＝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(shè)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(shè)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：

A．真溫控電路設(shè)計及轉(zhuǎn)速變化曲線如下圖所示，其優(yōu)缺點：

優(yōu)點：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)用大電流機種。

缺點：其一電路設(shè)計復(fù)雜成本高。其二不適用小型機種（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：

優(yōu)點：其一電路設(shè)計簡單成本低。其二可應(yīng)用小型機種。

缺點：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(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,要想達到理想的品質(zhì)和使用壽命要求,使用者在選用風扇時而不是靠生產(chǎn)廠家提供一組數(shù)據(jù)出來就可以保證其品質(zhì)和壽命那么簡單,使用者要將自己的要求及對該風扇產(chǎn)品的安裝方式,使用環(huán)境等知會生產(chǎn)廠家,生產(chǎn)廠家對其作綜合評定才對該規(guī)格風扇結(jié)構(gòu)的選用、電氣性能設(shè)計及材料選用等來達成這一條件要求,否則一切將不可能實現(xiàn)。2﹞風扇的噪音

在達成散熱效能及使用壽命的狀況下,對噪音的要求是使用者的重點,前面已經(jīng)提到過,這里所講的除風扇本身原有的噪音以外,就是使用者所造成的噪音,如風扇安裝不牢固產(chǎn)生松振噪音,風道設(shè)計不好產(chǎn)生風噪音,空間設(shè)計不好產(chǎn)生共鳴聲等等,這是使用者必須要克服的,只有好的風扇(低噪音/平衡好)配有好的設(shè)計組合才能達成降低噪音的目的。3﹞風扇的散熱效能

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