由针脚进化来看小小风扇发展.PDF

风扇选型热线:010 由针脚的进化来看小小风扇的发展 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。 “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。 风扇选型热线:010 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)。 图2 使用3针接口的K8散热器 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，于是散热片越做越大，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。 风扇选型热线:010 图3 与LGA775封装处理器配套使用4针智能温控风扇 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)。 风扇选型热线:010 图44针智能温控风扇的原理图。4针智能温控风扇的学名叫 “4-WirePulseWidthModulation (PWM)Controlled Fans”，翻译过来就是4针脉宽调节风扇 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。 图5PWM 电路对输入信号的脉宽调制(示意图)。这种调节方式利用电子开关将直流信号 “斩断” 成一定频率的方波信号，从而达到控制风扇转速的目的 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)。 风扇选型热线:010