散熱風(fēng)扇知識基礎介紹

風(fēng)扇的分類(lèi)：散熱風(fēng)扇通常分為以下三類(lèi)： 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(zhù)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(lèi)：

散熱風(fēng)扇通常分為以下三類(lèi)：

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(zhù)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化來(lái)實(shí)現的，即：電能→電磁能→機械能→動(dòng)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(huì )有差異。

軸流式風(fēng)扇的組成：

扇框、扇葉、軸承、 PCB控制電路、驅動(dòng)電機

貝富美直流散熱風(fēng)扇 5020 系列散熱風(fēng)扇

轉速：

轉速指風(fēng)扇旋轉的速度，通常以 1 分鐘內轉動(dòng)的圈數來(lái)衡量，即： rpm。轉速與機電繞線(xiàn)匝數、線(xiàn)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)，轉速增大，風(fēng)量相應增大。

轉速值的大小，在一定程度上代表了風(fēng)量的大小，在條件一定時(shí)，轉速越大，則噪音及振動(dòng)會(huì )相應加大，因此，在風(fēng)量滿(mǎn)足散熱要求的情況下，應盡量使用低轉速風(fēng)扇。一般轉速大?。ㄒ?nbsp;DC軸流風(fēng)扇為例）： 2510 風(fēng)扇 7000～12000rpm； 3010 風(fēng)扇 5000～9000rpm； 4010 風(fēng)扇 5000～

7000rpm；5010 風(fēng)扇 3500～5000rpm；6025 風(fēng)扇 2600～ 4500rpm； 7025 風(fēng)扇2400～3600rpm；8025風(fēng)扇 2000～3500rpm；9225風(fēng)扇 1600～3100rpm；12025風(fēng)扇 1500～ 2500rpm； 12038 風(fēng)扇2000～ 3200rpm。

風(fēng)扇轉速可在啟動(dòng)電腦時(shí)通過(guò) BIOS測試，或通過(guò)其他主板自帶的監控軟件測試；也可以通過(guò)轉速測試儀測試。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：風(fēng)扇的軸承系統一般建議最好選用滾珠軸承，因為扇熱風(fēng)扇的壽命通常取決于其軸承的可靠性，滾珠軸承系統已被證實(shí)具有高效率與低生熱的特點(diǎn)。滾珠軸承屬滾動(dòng)摩擦，由金屬珠滾動(dòng)，接觸面小，摩擦系數??；而含油軸承為滑動(dòng)摩擦，接觸面大，長(cháng)期使用后，油會(huì )揮發(fā)，軸承容易磨損，摩擦系數大，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(gè)軸承；而滾珠軸承風(fēng)扇都需要兩個(gè)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(shí)，單滾珠軸承為 30000 小時(shí)，雙滾珠軸承為 50000 小時(shí)以上（環(huán)境溫度均設定在25℃以下時(shí)）。風(fēng)扇使用的含油軸承由銅基粉末燒結而成，使用含油軸承需加潤滑油以減少滑動(dòng)摩數 , 潤滑油由鋰基潤滑脂加特制機油調制而成。隨著(zhù)長(cháng)時(shí)間的運轉，軸承內的機油會(huì )揮發(fā)而變干，摩擦系數增大，風(fēng)扇運轉受影響，可能出現異音，轉速偏慢甚至不轉現象。而滾珠軸承由滾動(dòng)摩擦取代了滑動(dòng)摩擦，摩擦系數小并克服了摩擦系數容易變的缺點(diǎn)，因而運轉穩定性強，壽命相對要長(cháng)得多。直流風(fēng)扇規格和特性當您在選擇風(fēng)扇的時(shí)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)扇規格的選擇： 1，扇框外型尺寸的選擇：

1-1]【長(cháng)25×寬25×厚10mm】: 行業(yè)簡(jiǎn)

稱(chēng)2510

1-2]【長(cháng)40×寬40×厚20mm】: 行業(yè)簡(jiǎn)

稱(chēng)

4020

1-3]【長(cháng)60×寬60×厚15mm】: 行業(yè)簡(jiǎn)

稱(chēng)

6015

1-4]【長(cháng)80×寬80×厚25mm】: 行業(yè)簡(jiǎn)

稱(chēng)8025

1- 5 ]【長(cháng)120×寬120×厚 25mm】: 行業(yè)簡(jiǎn)稱(chēng) 12025

1- 6 ] 12032【長(cháng)120×寬120×厚 32mm】 : 行業(yè)簡(jiǎn)稱(chēng) 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(shuō)明 : 風(fēng)扇外型尺寸為此60×60×15mm簡(jiǎn)（稱(chēng)謂 6015 風(fēng)扇）, 螺絲徑為Ф 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- 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(guān)顏色等（塑膠熱變形溫度120℃） 8025 直流散熱風(fēng)扇 BF8025 系列 bf&m

3，風(fēng)扇機械軸承系統的選擇

3- 1 ］雙滾珠防塵結構【 2 個(gè)滾珠軸承( Bearing )＋ S420 鐵軸心＋防塵結構設計】防塵結構設計

◆優(yōu)點(diǎn) : a) 風(fēng)扇運轉轉速較穩定 , 風(fēng)扇安裝不同的位置方面不會(huì )改變風(fēng)扇的轉速

b) 相對使用壽命較長(cháng)

C) 生產(chǎn)加工裝配容易

◆ 缺點(diǎn)

a) 成本較高

3- 2 ］單滾珠防塵結構【一個(gè)滾珠軸承( Bearing )＋含油軸承( Sleeve )＋ S420鐵軸心＋防塵結構設計】◆ 優(yōu)點(diǎn) :

a) 風(fēng)扇運轉轉速較穩定 , 風(fēng)扇安裝不同的位置方面不會(huì )改變風(fēng)扇的轉速 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(guò)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＋防塵結構設計】含油軸承頂心設計

回油系統設計防塵結構設計固態(tài)磁體

◆ 優(yōu)點(diǎn) :

a) 成本偏高

b) 相對使用壽命適中

C) 內外防塵設計 , 定磁頂心運轉及內部回油循環(huán)系統設計 , 延長(cháng)風(fēng)扇使用壽命

◆ 缺點(diǎn)

a) 加工難度精度要求相當高

3-4 ］防塵液壓磁懸浮風(fēng)扇【回油槽含油軸承(

Sleeve )＋ S420 鐵軸心＋防塵結構設計】

防塵結構設計

含油軸承

S420 軸心 密封結構 回油槽沒(méi)計

◆ 優(yōu)點(diǎn) :

a) 成本適中

b) 相對使用壽命適中

C) 內外防塵設計 , 內部回油循環(huán)系統設計 , 延長(cháng)風(fēng)扇使用壽命 ◆ 缺點(diǎn)

a) 加工難度精度要求相當高 4，風(fēng)扇線(xiàn)材的選擇：

4- 1) 線(xiàn)材規格型號 常規分線(xiàn) :

常規并線(xiàn) ? UL2468 24AGW 并 線(xiàn)線(xiàn)材等級 :80 ℃ ,300V, 最大導體阻抗 ? UL2468 24 AGW 并 線(xiàn)線(xiàn)材等級 :80 ℃ ,300V, 最大導體阻抗 ? UL1095 28AGW 并 線(xiàn)線(xiàn)材等級 :80 ℃ ,300V, 最大導體阻抗

4- 2) 常用端子規格型號 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-100

4- 3) 導線(xiàn)長(cháng)度表示方式 導線(xiàn)長(cháng)度 焊錫長(cháng)度 有端風(fēng)扇的導線(xiàn)長(cháng)度算法及標示 無(wú)端風(fēng)扇的導線(xiàn)長(cháng)度算法及標示

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 以這么流行是因為綜合效果好且成本低廉。如果把軸流風(fēng)扇的方向反過(guò)來(lái)，就變成向上抽 風(fēng)，在某些特別型號的散熱器中會(huì )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(shí)產(chǎn)生的是紊流，風(fēng)壓大但容易受到阻力損失；抽風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的是層流，風(fēng)壓小但 氣流 穩定。理論上說(shuō)，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(fēng)機 雖然應用廣泛，但是也存在固有的缺陷。軸流風(fēng)機受電機位置的阻擋，氣流不能流暢通 過(guò)鼓風(fēng)區域的中部，這稱(chēng)為“死區”。

UL1007 24AGW 線(xiàn) 材等級 :80 ℃,300V,

UL1007 26AGW 線(xiàn) 材等級 :80 ℃,300V,

UL1095 28AGW 線(xiàn) 材等級 :80 ℃,300V,

UL1571 28AGW 線(xiàn) 材等級 :80 ℃,30V, 最大導體阻最大導體阻抗 最大導體阻抗 最大導體阻抗 28.3 Ω/KFT,20 ℃ 45.2 Ω/KFT,20 ℃ 6.64 Ω/KFT,20 ℃ 6.64 Ω/KFT,20 ℃ 28.3 Ω/KFT,20 ℃

45.2 Ω/KFT,20 ℃ 6.64 Ω/KFT,20 ℃

?正轉【逆時(shí)針?lè )较?，出風(fēng)方向為風(fēng)扇正背面方向】?反轉【順時(shí)針?lè )较?，出風(fēng)方向為風(fēng)扇出口方向】5- 2 ］離心扇【 Blower 】：離心風(fēng)扇是與軸流風(fēng)機完全不同鼓風(fēng)形式，也逐漸開(kāi)始使用在 CPU

散熱當中，通常被電腦用戶(hù)稱(chēng)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”問(wèn)題。離心風(fēng)扇與傳統風(fēng)扇的不同之處是其葉片旋轉是在垂直的平面內進(jìn)行的，進(jìn)風(fēng)口位于風(fēng)扇的側面。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(méi)有障礙物，所以在各個(gè)位置都有同樣的氣流。同時(shí)它的風(fēng)壓和風(fēng)量

的調節范圍也更大，轉速控制的效果更好。負面的影響噪音大。

? 正轉【逆時(shí)針?lè )较?，出風(fēng)口出風(fēng)】

? 反轉【順時(shí)針?lè )较?，出風(fēng)口進(jìn)風(fēng)】

二、風(fēng)扇電氣特性基本項目 :

1］依風(fēng)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格等 2 ）風(fēng)扇起動(dòng)電壓要求起動(dòng)電壓的定義 : 能使風(fēng)扇在最低電壓下正常運轉時(shí)的電壓。起動(dòng)電壓越小就意味著(zhù)風(fēng)扇的靜磨擦系數小 , 風(fēng)扇運轉及轉速越順暢和穩定 , 選擇好風(fēng)扇是需對此項有特別要求。

3］風(fēng)扇運轉額定電流要求在額定電壓下風(fēng)扇穩定工作運轉時(shí)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(shí)也利風(fēng)扇的

使用壽命。

4］風(fēng)扇運轉額定轉速要求【轉速單位:RPM】

4-1 ］超高轉速（表示該風(fēng)扇在安全使用的條件下的正常最高轉速）

4-2 ］高轉速

4-3 ］中轉速

4-4 ］低轉速

4-5 ］超低轉速（表示該風(fēng)扇在額定電壓下能持續正常運轉的最低轉速）

5］風(fēng)扇自動(dòng)恢復起動(dòng)功能要求

該功能為將風(fēng)扇轉子鎖定，風(fēng)扇電流瞬間由大變?。ń暈榱?nbsp;A）進(jìn)行鎖定，放開(kāi)轉子，轉子處于停止狀態(tài)，過(guò)幾秒鐘（停止狀態(tài)時(shí)間的長(cháng)短由 IC 本身常規設計或特別需求作設計調整）后由 IC 內部自動(dòng)釋放導能電壓將風(fēng)扇重新恢復工作，風(fēng)扇轉子開(kāi)始由停止狀態(tài)開(kāi)始正常運轉。

◆該功能主要為防止安裝使用過(guò)程中風(fēng)扇轉子受外界因素的原因導致轉子被卡死或風(fēng)扇出現死角，常時(shí)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)注的項目 , 在滿(mǎn)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(dòng)有關(guān)。風(fēng)扇轉速越高、風(fēng)量越大，造成的噪音也會(huì )越大，另外風(fēng)扇自身的震動(dòng)也是不可忽視的因素。當然高品質(zhì)的風(fēng)扇的自身震動(dòng)會(huì )很小，但前面兩個(gè)者卻是難以克服的。要解決這

個(gè)問(wèn)題，我們可以嘗試使用尺寸較大的風(fēng)扇。應在在風(fēng)量相同的情況下，大風(fēng)扇在較低轉速時(shí)的工作噪聲要小于小風(fēng)扇在高轉速時(shí)的工作噪聲。另外一個(gè)我們容易忽略的因素是風(fēng)扇的軸承。

由于風(fēng)扇高速轉動(dòng)時(shí)轉軸和軸承之間要摩擦碰撞，所以也是風(fēng)扇噪聲的一個(gè)主要來(lái)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(huì )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)扇外型規格定下來(lái)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)扇轉速 ,通常人們都會(huì )誤解了這重點(diǎn) ,開(kāi)始使用 A 廠(chǎng)家的風(fēng)扇轉速為作2400RPM,只要 B 廠(chǎng)家的風(fēng)扇也為 2400RPM 就可以了 , 這樣做完全是錯誤的。如 A 廠(chǎng)家 4028 風(fēng)扇轉速為 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(chǎng)家的4028 風(fēng)扇轉速為 7500RPM風(fēng)量為 32CFM,風(fēng)壓為 15.6mmHO2 ,額定電流為 0.14A, 噪音為 30dB；從數值來(lái)看 ,B 廠(chǎng)家的參數會(huì )優(yōu)于 A 廠(chǎng)家的 , 且 B 廠(chǎng)家的 7500RPM 的風(fēng)扇完全可以與 A 廠(chǎng)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)扇不是看規格轉速 , 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(shí)所需要產(chǎn)生的壓力，分為靜壓和動(dòng)壓。靜壓是指平行于氣流方向測量到的壓力，動(dòng)壓是氣體流動(dòng)所需動(dòng)能轉化為壓力的過(guò)程［單位:mm/H2O

（inch/H2O）, 風(fēng)壓水柱多少毫米（英寸）］。

風(fēng)量 &風(fēng)壓測試設備（風(fēng)洞）風(fēng)扇的特性（P&Q）曲線(xiàn)

三、風(fēng)扇特性控制方式選擇：

1］二條線(xiàn)一般控制輸出【電壓大小可控制風(fēng)扇轉速快慢】

1.2 線(xiàn)風(fēng)扇分為有端和無(wú)端（裸線(xiàn)）兩種接線(xiàn)方式，端子型號規格、線(xiàn)材正負極性方向及線(xiàn)規由使用者指定。一般引線(xiàn)采用兩種顏色線(xiàn)材，紅色和黑色；紅色線(xiàn)接電源的正極電壓，黑色線(xiàn)接電源的負極電壓。

2］FG 信號控制輸出【電壓大小可控制風(fēng)扇轉速，第三條FG 信號線(xiàn)可提供方波頻率信號

給設備來(lái)偵測其風(fēng)扇轉速實(shí)值】

2.1 線(xiàn) FG 信號輸出風(fēng)扇分為有端和無(wú)端（裸線(xiàn)）兩種接線(xiàn)方式，端子型號規格、線(xiàn)材、正負極性方向及線(xiàn)規由使用者指定。一般引線(xiàn)采用三種顏色線(xiàn)材，紅色、黑色和白色（黃色等），紅色線(xiàn)接電源的正極電壓，黑色線(xiàn)接電源的色極電壓，另外第三條引線(xiàn) FG 信號線(xiàn)，FG 信號線(xiàn)顏色常規為白、黃兩種；（接線(xiàn)電路圖如下）。

Ic

R≥V（FG）/Ic Ic ＝ 10mA（ Max.）

◆FG 信號輸出波形圖：

3］三條線(xiàn)（RD 信號控制）輸出【正（＋）/ 負（－）極電源，電壓大小可控制風(fēng)扇轉速 , 第三條線(xiàn)可提供一個(gè)電頻信號給設備偵測（報警 / 指示方式等）該風(fēng)扇是否正常工作運轉】 3.1 線(xiàn) RD 信號輸出風(fēng)扇分為有端和無(wú)端（裸線(xiàn)）兩種接線(xiàn)方式，端子型號規格、線(xiàn)材正負極性方向及線(xiàn)規由使用者指定。一般引線(xiàn)采用三種顏色線(xiàn)材，紅色、黑色和白色（藍色等），紅色線(xiàn)接電源的正極電壓。

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