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散熱風(fēng)扇的原理你知道嗎？

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發(fā)布時(shí)間：

2021-08-09

緣由是這樣的，今天有個(gè)小同伴向我發(fā)問：“我的板子上給處置器接了一個(gè)風(fēng)扇，買的是2線風(fēng)扇，擔(dān)憂會(huì)燒掉，想給它接個(gè)電阻限流，跟LED一樣，加了個(gè)上拉1K，但是接上電阻后風(fēng)扇不轉(zhuǎn)了”。額~~~，這個(gè)問題嘛，我覺得還是由于對(duì)風(fēng)扇的認(rèn)識(shí)不夠，往常工作中散熱風(fēng)扇用得十分普遍，但是似乎很多人對(duì)它的認(rèn)識(shí)不夠分明，什么2線風(fēng)扇，3線風(fēng)扇，4線風(fēng)扇，6線風(fēng)扇???怎樣會(huì)有這么多品種型。完好搞不分明你在說什么哦。今天我們就一同窗學(xué)風(fēng)扇的簡(jiǎn)單學(xué)問吧。
很多人最開端接觸風(fēng)扇是家里的電風(fēng)扇，這個(gè)運(yùn)用的是220V的交流電，所以叫做交流風(fēng)扇，不在今天的討論范圍內(nèi)。
硬件工程師經(jīng)常接觸的是電腦的散熱風(fēng)扇和各類電路板的散熱風(fēng)扇，我們今天主要來討論這些風(fēng)扇。
首先要曉得我們能否需求風(fēng)扇，當(dāng)前我們所處的時(shí)期，根底還是電氣化改造，即便用電能作為動(dòng)力，電在往常的生活消費(fèi)中不可或缺。我們運(yùn)用電能的過程中遇到了一個(gè)問題，學(xué)過物理的人都曉得，電流有熱效應(yīng)，也就是電能在傳輸過程中會(huì)有一局部轉(zhuǎn)化為熱能，燒水的時(shí)分可能不在乎，玩手機(jī)玩電腦的時(shí)分就比擬厭惡了，略微運(yùn)轉(zhuǎn)比擬大型的應(yīng)用和游戲，設(shè)備就開端發(fā)熱了，于是就有了散熱器，散熱器其實(shí)就是個(gè)金屬塊，由于金屬高溫下形態(tài)也很穩(wěn)定，而且導(dǎo)熱快，能疾速地把熱量帶走，于是很多設(shè)備都會(huì)帶一個(gè)金屬散熱器，它會(huì)把設(shè)備的熱量帶走，耗散在空氣中，你能夠了解為不需求額外的能量，就能夠中止熱量的遷移，這叫做被動(dòng)散熱。
但是不同的設(shè)備發(fā)熱量不同，往常的CPU運(yùn)算性能越來越強(qiáng)，耗費(fèi)的電能也越來越多，產(chǎn)生的熱量也是越來越多，被動(dòng)散熱不夠了，于是給散熱器增加一個(gè)風(fēng)扇，增加空氣的活動(dòng)，更快速地把熱量帶走。這叫做主動(dòng)散熱。
常用的散熱風(fēng)扇是2線直流風(fēng)扇，這個(gè)很好了解，一個(gè)用電器，一端接電源正極，一端接電源負(fù)極，就能開端工作了。風(fēng)扇的實(shí)質(zhì)理論上是加上了扇葉的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的原理大家都學(xué)過，我們簡(jiǎn)單回想一下吧。
百度百科中解釋的電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是應(yīng)用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子構(gòu)成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。
可能聽起來有點(diǎn)不好了解，大家都曉得磁鐵分極性，同性相斥，異性相吸。把導(dǎo)體放在磁場(chǎng)里，給它通電，由于電流具有磁效應(yīng)，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和固定的磁場(chǎng)方向不分歧，就會(huì)互相產(chǎn)生力的作用，磁場(chǎng)或者線圈有一個(gè)是固定的，另一個(gè)就會(huì)由于力的作用中止運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)。
為了加強(qiáng)散熱性能，會(huì)選擇功率盡量大的風(fēng)扇，但是并不是每時(shí)每刻設(shè)備的功率都很大，我們也會(huì)覺得風(fēng)扇轉(zhuǎn)起來太吵了。因而就需求對(duì)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速中止控制。最簡(jiǎn)單的控制方式是串1個(gè)電阻，我們以這種小風(fēng)扇為例，額定功率為5V0.2A，那么轉(zhuǎn)起來等效的電阻就是5/0.2=25歐姆。當(dāng)你外接電阻的時(shí)分，需求依照電阻分壓簡(jiǎn)單計(jì)算一下留給風(fēng)扇的電壓有幾，假定串1個(gè)1K的電阻，那么風(fēng)扇的電壓只剩下0.12V了，這樣的話風(fēng)扇是肯定沒方法工作的，不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)分風(fēng)扇就相當(dāng)于一段導(dǎo)線，只會(huì)耗費(fèi)電能，假定電能耗費(fèi)過多還可能燒毀電機(jī)。另外這種辦法不便當(dāng)實(shí)時(shí)改動(dòng)電阻，因而只適合于固定狀況運(yùn)用，降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速后不好再改動(dòng)轉(zhuǎn)速。
為了可以實(shí)時(shí)改動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，引入了PWM控制法，普通是控制GND或者VCC，控制電路是這種樣子的：
當(dāng)然也能夠控制VCC端，選用的器件需求是PMOS。
這種做法有個(gè)問題是沒方法檢測(cè)風(fēng)扇能否真的在轉(zhuǎn)，假定風(fēng)扇壞了也不曉得，在一些普通場(chǎng)所運(yùn)用能夠，但是像電腦機(jī)箱這些外面看不到內(nèi)部的設(shè)備，風(fēng)扇損壞后依然繼續(xù)運(yùn)用會(huì)招致CPU過熱損壞。
于是就有了3線制風(fēng)扇，風(fēng)扇內(nèi)部自帶了FG反響，第三個(gè)腳是一個(gè)FG信號(hào)，也就是轉(zhuǎn)速反響，經(jīng)過它來感知風(fēng)扇能否真的在運(yùn)轉(zhuǎn)。很多主板的系統(tǒng)風(fēng)扇采用的就是這種接法。
這種三線風(fēng)扇的接法，控制轉(zhuǎn)速的功用取決于主板，主板的接口假定帶調(diào)速，風(fēng)扇才干夠中止調(diào)速，假定主板不帶此項(xiàng)功用，那么風(fēng)扇只能全速運(yùn)轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)是能夠辨認(rèn)風(fēng)扇能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
再到后來風(fēng)扇晉級(jí)了，風(fēng)扇內(nèi)部自帶了FG反響和PWM調(diào)速功用，外部的控制電路變得更簡(jiǎn)化，因而轉(zhuǎn)速控制功用就放在了第四個(gè)腳。
典型的應(yīng)用就是CPU的風(fēng)扇，往常的CPU風(fēng)扇都是4針的，排列次第如下：
還有些效勞器等專用主機(jī)上面會(huì)有6線或者其他線序的風(fēng)扇，這些就屬于專用風(fēng)扇，運(yùn)用時(shí)參考對(duì)應(yīng)的裝置闡明。
以上就是常用的幾種散熱風(fēng)扇接口的引見，設(shè)計(jì)的時(shí)分需求依據(jù)系統(tǒng)需求中止相應(yīng)風(fēng)扇接口的選擇。