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最近对电脑上的散热风扇产生兴趣,看了一些资料,现在将心得汇整一下。
最早期的个人电脑是没有散热风扇的,当年的 CPU 只需要散热片就可以将温度控制在可接受的范围内。
随着 CPU 的速度与效能越来越高,到了 486 之后, CPU已经需要靠着散热风扇才能将温度控制住,同时 PC 内发热的装置越来越多,3D显卡,硬碟,I/O…所以机壳上也需要加上散热风扇才能 帮助散热。
早期的风扇没有转速控制的概念,就是通电后会转就可以了。一直到 pentium之后, 开始对风扇有系统性的规范。
因为定速型的风扇有以下缺点:
解热能力固定,要加大解热能力必须提高转速,转速越高噪音越大。
CPU开始有省电功能,风扇却无法配合加减速。现今主机板对风扇转速的控制有两种:
VC (Voltage Control) 電壓控制
这是比较早期主机板对风扇控制的一种技术,以电压的大小来控制风扇转速,其风扇接头为3PIN。由主机板内的温控sensor侦测温度并由主机板直接输出电压大小给风扇来控制风扇转速,进而达到散热的效果。
其优点在于电路简单,风扇成本低。在缺点方面,如品质不好的风扇在高电压低电压不断切换之下,有时就会有"嗒嗒"或"KIKI"的磁切声。另外在风扇转速控制的反应上就没那么好。
底下照片就是3pin风扇的图片,当然各家产品在尺寸跟造型上存在不少差异,当作参考看即可。
底下是华硕早期 775 主机板上的图示,红框处就是 3pin风扇插座, 篮框则是 4pin风扇插座。
3pin风扇接脚定义:
黑色:GND
红色: +12V
×××: 转速 RPM侦测接脚
因为是靠控制提供风扇的电压来调整转速,而不同风扇有不同的启动电压,
低于这个电压值风扇会不转动,所以在使用上要注意这个规格。
底下是振华 SF-F120 12公分 系统风扇的规格,红框处就是启动电压:
这个规格表示此风扇可以直接接 5V 就能做到降低转速的功能而不会造成风扇停转,
而有些风扇的这项规格高达 7V 以上,如果想简单的使用 5V电源降转将会遇到风扇
连动都不动的情况,使用上必须要特别注意。
PWM (Pulse Width Modulation) 脉波宽度调变
最近有买主机板的人应该都会发现,CPU风扇的插座有的已经更换成4PIN的插座,除此之外,有些风扇厂商也推出PWM的风扇,如Arctic Cooling推出一系列8,9和12cm的PWM风扇。而PWM风扇的运作原理和VC扇差别很大,由原本3PIN内的电压输出固定为12V,主机板透过第4PIN接脚传送风扇转速控制信号去控制风扇的转速,如此风扇在转速控制上的反应将会比用VC来得快速许多,RPM的控制范围也会比VC来得大且细腻。
由于现今CPU大多都有省电功能,如像AMD的Cooln
Quiet,在CPU IDEL时CPU Mhz降低,CPU温度跟着降低,再配合PWM风扇控制转速可以降低至仅仅几百转甚至0 RPM,相对风扇噪音就非常低。等CPU Loading升高时,温度跟着升高,PWM风扇会依据温度多少,来控制转速,达到有效的散热效果,有点类似TC(Temperature Control)风扇,但TC风扇的温感IC是在风扇上,而PWM风扇的温感IC在主机板上。
其支援PWM风扇的优点不外乎可有效针对CPU温度并调节风扇转速,且在风扇噪音的抑制上有相当大的帮助。但缺点在于该类风扇内部需内建一颗PWM Singal Control IC,制造成本相对提高,在价格上也会比一般风扇来得高一点,而且主机板也要有支援PWM才可使用其PWM的功能,如果主机板的风扇座只有3PIN,拿来插上PWM的风扇也是浪费了PWM的功能,在购买风扇时可以参考参考。
底下照片就是 4pin PWM 风扇的图片,当然各家产品在尺寸跟造型上存在不少差异,当作参考看即可。
4pin风扇接脚定义:
黑色:GND
红色: +12V
×××: 转速 RPM侦测接脚
蓝色: PWM控制接脚
接脚图示:
PWM风扇的转速控制就不像VC风扇般是调整输入电压,PWM风扇的电源是恒定12V输入,
靠的是第 4pin 做为转速控制。
PWM工作原理如底下图示:
PWM是用占空比不同的方波,来模拟「模拟输出」的一种方式。靠,这个太拗口了,简而言之就是电脑只会输出0和1,那么想输出0.5怎么办呢?于是输出01010101….,平均之后的效果就是0.5了。早这么说就了然了嘛。
定速系统风扇
这种风扇应该归类在 VC 类型下面,不过因为接口只有 2pin ,也就是正负电压,使用的也是 PC 电源系统大四头,
所以这里另外列出来讨论。
底下照片就是 2pin 系统 风扇的图片,当然各家产品在尺寸跟造型上存在不少差异,当作参考看即可。
这种系统风扇其实也适用 VC电压控制 转速,但这种风扇的规格上就不一定会注明最低启动电压,
需要使用者自行确认。而因为没有转速侦测接脚,所以如果遇到故障慢转或是停转时,无法靠
软体侦测,只能靠使用者勤于检查确认风扇工作是否正常。
参考连结:
以下连结是 2004 年 INTEL 提出的 1.2版PWM 风扇规范:
定义了 CPU 风扇的一些功能,还有电流电压频率等,值得参考。
2005年1.3版
转载于:https://blog.51cto.com/ipcpu/2354484