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散热风扇的选型陷阱


散热风扇的选型陷阱

在过去的智能电子产品行业,人们一直只关注核心硬件,认为只要硬件性能够强就可以获得高性能的电子产品。然而,随着电子产品功率的持续攀升,大量产品开始出现所谓的"功耗墙"。产品功率密度达到一定程度后,温度控制问题成为产品性能提升的拦路杀手。人们逐渐认识到,某种情况下,优化散热,不仅会使得产品使用更加可靠,有时候,散热的优化对产品运行速度的提升,也有质的改变。 我们以大家常见的CPU散热方案为例来澄清热设计中的屡见不鲜的常识性错误。

CPU散热设计从台式机时期就已经存在,采用自然散热,逐渐过渡到强制风冷,现在已经出现了水冷甚至液氮冷却的设计。 虽然已经发展多年,但由于市场宣传非常花哨,某些专业的设计者有时都会被误导。本文论述散热设计中风扇选择的三个极的误区:

误区1:风扇越大散热性就越强

很多人认为,风扇的尺寸直接决定了系统的散热性能。诚然,风扇对于散热方案的设计有举足轻重的作用,但风扇的尺寸并不能直接决定方案综合表现。通常情况下,大尺寸的风扇在同转速下可能获得更大的风量,但是在获得同样风量的条件下,大尺寸风扇相对小尺寸风扇来说可以获得更好静音效果。但随着电子产品集成度的提升,留给热设计工程师的空间尺寸正在变小(这是一个必然趋势,热设计工程师与其苦恼,还不如赶紧想办法提升散热设计水平)。大尺寸风扇将占用大量的散热设计空间,使得散热器的设计变得困难。而且,对于电脑机箱这种产品而言,风道相对单纯,对于服务器、传输设备等插箱级产品,大风扇还将导致风量的不均匀分布。此外,大尺寸风扇的失效后果往往也更加严重。

误区2:滚珠风扇就比油压风扇强

这是很多风扇工程师教育非专业人士的口头禅。然而却是错误,至少是片面的。对于风扇的寿命,影响就是风扇轴承。现在市面上的风扇大体在此处有两种设计,分别为滚珠和油封,滚珠风扇比较古老,变滑动摩擦为滚动摩擦这个常识初中物理就讲过,笔者就不过多介绍。

油封的设计是很多人不了解的,油封的代表形式是TC油封,这是一种橡胶完全包覆的带自紧弹簧的双唇油封,然而在轴承领域比较不错且知名度较高的是"来福轴承",使得全封闭并且润滑性更好,这样使得轴承的寿命得以延长。滚珠只是一种轴承的类型,是说是滚珠就好,而且劣质的滚珠轴承拥有非常恐怖的噪音。当然相当于油轴来说,哪怕是滚珠轴承都会有长得多的寿命,但的油封轴承相比滚珠轴承拥有更好的静音表现,而且寿命方面也不会有太多的落后。目前,消费电子中的风扇已经大量采用改进后的油封轴承设计。另外,全封闭的油封轴承在日后的保养中也有着不可磨灭的优势,尘土的危害相对于滚珠还是油封……滚珠轴承一旦进尘,恐怖的噪音不说,直接报废也是有可能的。

误区3:小型的涡轮风扇散热差

很多人认为服务器或是主流显卡上附带的"涡轮"风扇就是渣渣,就不应该出现在大众级市场中,散热性不好声音还很大,其实这又是一大误区。其实市面上销售较薄的涡轮风扇,小型的涡轮扇有着较高的转速以及风量,散热的直径也是从上方变为侧方,然而很多的消费者们认为这类风扇有着较大的硬伤,那就是超大的"噪音",大的往往令人接受不了。涡轮风扇的广泛使用,实际上更多的是源于前文所述的热设计空间被压缩的无奈之举。对于厚度只有20mm左右的笔记本,试问如何塞得下轴流风扇呢?实际上,在电子产品这个尺度,涡轮式风扇噪音性能是比较低的。令人宽慰的是,虽然风量低,但涡轮风扇的风压一般相对同尺寸的轴流风扇要大很多。

当然,风扇的选型其实还涉及到非常多的理论计算和实际测试。上述三条只是列示的三种方向性误区。大家可以思考,风扇的选型,需要考虑的其它方面,是什么?

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