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散热风扇的选型误区

人气:1503发表时间:2022-01-21 15:42:37

以前的智能电子产业,人们只关注核心硬件,认为只要硬件性能足够强,软件足够优秀,就能得到高性能的电子产品。但是,随着电子产品功率的不断攀升,一大批产品开始出现了所谓的“耗能墙”。在达到一定的功率密度之后,温度控制问题就成了提高产品性能的拦路杀手。大家渐渐意识到,在某种程度上,优化散热,不仅能使产品使用更安全可靠,有时,散热优化对产品运转速度的提高,也有了质的变化。本文用大家常用的CPU散热方案作为例子,阐明热工设计中常见的常见错误。

CPU散热性设计在桌面电脑时代就已存在,最初以自然散热为主,向强风冷过渡,现已有水冷甚至液氮冷却的设计。尽管其发展已多年,但由于市场宣传十分花哨,有些专业设计师有时也被误导了。选择风扇时,有三个常常见的误区:

误区1:风扇的散热性越大。

许多人认为,风扇的大小直接影响到系统的散热。风扇在散热方案设计中起着至关重要的作用,但是风扇尺寸并不直接影响整个方案的整体性能。大号风机在相同转速时,一般都能获得较大的风量,但在相同风量的条件下,较小尺寸的风机可获得较好的静音效果。但是,随着电子产品集成度的提高,热设计工程师留给热设计工程师的空间越来越小(这是一种必然趋势,热能设计工程师正苦恼于他们,不如赶快想办法提高散热设计水平)。大型风扇会占用大量的散热设计空间,这给散热器的设计带来了困难。另外,对于电脑机箱这类产品来说,风道比较简单,对于服务器、传送设备等插箱类产品,也会造成风量不均匀分布。另外,大尺寸风机失效的后果往往也更为严重。

误区2:球形风扇比油压风扇强。

在教育非专业人员方面,许多人都是这样认为的。但这是错的,至少是片面的。对风机寿命影响最大的是风机轴承。目前市场上的电扇大体上有两种设计,分别是滚珠和油封,滚珠风扇更古老一些,变滑摩擦为滚动摩擦这一常识初中物理就讲过,笔者就不作介绍。许多人都不了解油封的设计,以TC油封为代表的油封形式,这是一种全橡胶包裹,带有自紧弹簧的双唇油封套,但在轴承领域中较为不错且知名度较高的是TC型油封,这是一种全密封的双唇油封。球只是轴承的一种类型,根本不需要说是滚珠,而且劣质的球轴承有很可怕的噪音。对油封轴承而言,即使是最烂的球轴承的寿命也会大大延长,但是与滚动轴承相比,高质量的油封轴承有着更好的静音性能,而且在使用寿命上也不会太差。当前,消费类电子风机已大量采用改进的油封轴承设计。此外,全封闭式油封轴承在以后的保养维护中也有着不可磨灭的优势,灰尘对灰尘的危害相对于滚珠或油封…滚珠轴承一旦进尘,可怕的噪音不说,直接报废也是有可能的。

误区3:小涡轮风扇散热不好。

许多人认为服务器或主流显卡都配有“涡轮机”风机是渣滓,不应出现在大众市场,散热性差的声音还很大,其实这也是一大误区。事实上,市场上销售较薄的涡轮风扇,其销量一直遥遥领先,小涡轮扇有更高的转速和风量,散热直径也从上方变成了侧面,不过很多消费者认为这类风扇有较大的“硬伤”,而小的涡轮扇有更高的转速和风量,散热直径从上方变成侧边。涡扇的广泛应用,其实更多的是源自于前面提到的压缩热设计空间的无可避免的做法。如果笔记本电脑只有20毫米厚,那么试着用轴流风扇塞得下吗?事实上,在电子产品这一级中,涡轮风扇的噪声性能相对较低。尽管风量很小,但是涡轮风扇的风压一般比同尺寸轴流式风扇大得多。


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