从2针到4针,小小风扇不简单 由针脚进化看风扇发展.docVIP

从2针到4针,小小风扇不简单 由针脚进化看风扇发展 　　小时候，我们知道把手电筒上的灯泡与电池的正负两极接通，它就可以发光了――这是我们对正负极最原始的理解；然后，我们接触到了航模，里面的电动机也有正负两极，所不同的是正负两极必须按照规定的极性连接，否则电动机就会发生倒转；现在很多人都有了自己的计算机，机箱里面有很多各式各样的风扇，令我们感到奇怪的是很多风扇都有不止两根引线，那多出来的引线你知道是作什么用的吗？ 　　 　　“两只脚走路”的入门级风扇―一进一出最基本的回路 　　 　　机箱里面最简单的风扇当然还是两根引线的那种，这种风扇多见于一些显卡、南北桥风扇，有时候一些简单的机箱风扇也使用这种最简单的设计。两针设计的好处是成本比较节省，所以多用在一些要求不高的场合；缺点是只能实现最简单的功能―让风扇转起来。这类风扇在使用时需要注意，尽管只有两个针脚，但是“正负极”是不能搞反的，否则风扇“倒吹风”会破坏原来的风道设计，散热效果将大打折扣(图1)。 　　 　　“三足鼎立”的形成―转速监控功能的完善 　　 　　虽然从理论上讲，两根引线已经可以让风扇“转”起来了，但是仍然面临一些很棘手的问题，比方说在某些比较重要的场合―如CPU散热器的风扇，一旦停转或者工作出现异常后果将十分严重，轻则当机/重启，重则导致核心在瞬间“灰飞烟灭”。因此能否及时了解风扇的工作情况就显得十分重要了，于是就有了后来的3针风扇。与两针风扇相比，3针风扇新增加的那只“脚”就是专门用于检测风扇转速的(图2)。加上与之配套的主板接口，主板BIOS就能随时了解风扇的工作情况，这样一旦风扇“罢工”(检测不到转速信号)，BIOS会当机立断地采取相应措施(报警、降电压甚至切断对CPU的供电)。看到这里，很多朋友可能觉得3针风扇的功能已经足够强大了，还有必要继续发展么？ 　　 　　进阶！四只脚“并驾齐驱”―智能风扇的身份象征 　　 　　尽管3 针风扇从技术上说已经算得上“完美”，但是在使用中依然遇到了令人头痛的问题―随着CPU性能的提高，发热量几乎成倍地增长，于是散热片越做越???，风扇也跟着越转越快，3000rpm(转/分)、4000rpm一直到5000rpm；曾经有一段时间，“暴力扇”非常普及，随之而来的就是轰鸣的噪音问题。 　　但很多时候我们并不需要让CPU全速工作，同样的道理，风扇也没有必要一直铆足了劲拼命转，一来噪音让人难以忍受，二来对寿命也没有好处。如果风扇可以跟CPU进行沟通，那么就可以在需要时全速运转，在不需要时减速运行。这就是SMART(智能)风扇最初的设想。在LGA775封装的Pentium 4/Celeron D处理器上英特尔实现了这一目标，他们为处理器专门定制了一个新的搭档―4针温控风扇。 　　 　　3+1=4，多一条线就能实现智能化？ 　　 　　改变风扇的转速有两种办法可以实现，一种是直接改变输入电流/电压的大小，以往的3针风扇或者外置风扇调速器都是通过这种方式实现的；另一种则是改变输入电信号的脉冲带宽(实际上等价于改变输入电机的“有效”电压/电流)，也就是四针智能温控风扇的实现方式(图4)。 　　从上面的原理图上我们可以看到4针智能温控风扇比3针风扇多了一个场效应管，它就是调节电流脉冲频率的主要装置了。那它是怎么工作的呢？首先CPU内置的温度感应器会收集当前处理器的功耗和温度信息，然后通过相关芯片及PWM脉宽调节式电子开关电路对风扇供电的脉冲频率进行调节(图5)，最后通过场效应管就可以实现对风扇转速的控制。 　　3针风扇和4针风扇可以通用吗? 　　 　　答案是肯定的，4针智能温控风扇的接口采用了向下兼容的设计，它前面三只针脚的定义与3针风扇完全相同，而且防呆的设计用户也不用担心会插错位置(图6)。 　　用户可以在3针的插座上使用4针风扇，也可以在4针插座上使用3针的风扇；但是笔者建议不要在老式的3针插座上使用4针风扇，因为没有了转速控制回路风扇将一直工作在最高转速，噪音只能用“震耳欲聋”来形容。 　　 　　你知道3针风扇与4针风扇的调速功能有哪些区别吗？ 　　从技术上来说，3针风扇也可以实现对风扇转速的控制：主板上的温控电路会感知CPU(附近区域)的温度，当温度超过一定阈值的时候，主板芯片组会根据设定好的参数改变供给风扇的电压，进而达到改变风扇转速的目的。不过这种方式比较被动，首先它的信息来自主板上温控电路，在信号来源上不能反映实时、准确的信息；其次，这种方式要预先在BIOS中设置相关的参数，实现起来比较繁琐，而且不能做到精确控制，只能在若干个大档位之间切换；最后，主板相应的调压电路设计比较复杂，而且还会受到芯片组的影响。 　　相比之下，4针智能温控风扇没有上面的诸多问题，而且整个调速过程不需要