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散热风扇的原理你知道吗?

发表时间: 2021-08-09浏览量: 70

    很多人最开端接触风扇是家里的电风扇,这个运用的是220V的交流电,所以叫做交流风扇,不在今天的讨论范围内。

    硬件工程师经常接触的是电脑的散热风扇和各类电路板的散热风扇,我们今天主要来讨论这些风扇。

    首先要晓得我们能否需求风扇,当前我们所处的时期,根底还是电气化改造,即便用电能作为动力,电在往常的生活消费中不可或缺。我们运用电能的过程中遇到了一个问题,学过物理的人都晓得,电流有热效应,也就是电能在传输过程中会有一局部转化为热能,烧水的时分可能不在乎,玩手机玩电脑的时分就比拟厌恶了,略微运转比拟大型的应用和游戏,设备就开端发热了,于是就有了散热器,散热器其实就是个金属块,由于金属高温下形态也很稳定,而且导热快,能疾速地把热量带走,于是很多设备都会带一个金属散热器,它会把设备的热量带走,耗散在空气中,你能够了解为不需求额外的能量,就能够中止热量的迁移,这叫做被动散热。

    但是不同的设备发热量不同,往常的CPU运算性能越来越强,耗费的电能也越来越多,产生的热量也是越来越多,被动散热不够了,于是给散热器增加一个风扇,增加空气的活动,更快速地把热量带走。这叫做主动散热。

    常用的散热风扇是2线直流风扇,这个很好了解,一个用电器,一端接电源正极,一端接电源负极,就能开端工作了。风扇的实质理论上是加上了扇叶的电动机。电动机的原理大家都学过,我们简单回想一下吧。

    百度百科中解释的电动机:电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是应用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子构成磁电动力旋转扭矩。

    可能听起来有点不好了解,大家都晓得磁铁分极性,同性相斥,异性相吸。把导体放在磁场里,给它通电,由于电流具有磁效应,电流产生的磁场和固定的磁场方向不分歧,就会互相产生力的作用,磁场或者线圈有一个是固定的,另一个就会由于力的作用中止运动,构成旋转。

    为了加强散热性能,会选择功率尽量大的风扇,但是并不是每时每刻设备的功率都很大,我们也会觉得风扇转起来太吵了。因而就需求对风扇的转速中止控制。最简单的控制方式是串1个电阻,我们以这种小风扇为例,额定功率为5V0.2A,那么转起来等效的电阻就是5/0.2=25欧姆。当你外接电阻的时分,需求依照电阻分压简单计算一下留给风扇的电压有几,假定串1个1K的电阻,那么风扇的电压只剩下0.12V了,这样的话风扇是肯定没方法工作的,不转动的时分风扇就相当于一段导线,只会耗费电能,假定电能耗费过多还可能烧毁电机。另外这种办法不便当实时改动电阻,因而只适合于固定状况运用,降低风扇转速后不好再改动转速。

    为了可以实时改动风扇的转速,引入了PWM控制法,普通是控制GND或者VCC,控制电路是这种样子的:

    当然也能够控制VCC端,选用的器件需求是PMOS。

    这种做法有个问题是没方法检测风扇能否真的在转,假定风扇坏了也不晓得,在一些普通场所运用能够,但是像电脑机箱这些外面看不到内部的设备,风扇损坏后依然继续运用会招致CPU过热损坏。

    于是就有了3线制风扇,风扇内部自带了FG反响,第三个脚是一个FG信号,也就是转速反响,经过它来感知风扇能否真的在运转。很多主板的系统风扇采用的就是这种接法。

    这种三线风扇的接法,控制转速的功用取决于主板,主板的接口假定带调速,风扇才干够中止调速,假定主板不带此项功用,那么风扇只能全速运转。优点是能够辨认风扇能否正常运转。

    再到后来风扇晋级了,风扇内部自带了FG反响和PWM调速功用,外部的控制电路变得更简化,因而转速控制功用就放在了第四个脚。

    典型的应用就是CPU的风扇,往常的CPU风扇都是4针的,排列次第如下:

    还有些效劳器等专用主机上面会有6线或者其他线序的风扇,这些就属于专用风扇,运用时参考对应的装置阐明。

    以上就是常用的几种散热风扇接口的引见,设计的时分需求依据系统需求中止相应风扇接口的选择。