DC fan knowledge-直流风扇知识
散熱片的新製程
＊機械加工型 ( Machining Fins ) ： 直接由金屬塊將材料加工成具有鰭片間隙的散熱片型 式。通常是在CNC機台上以GangSaw刀具來加工製造 散熱片，此刀具具有多重精密排列的鋸輪。 優點─適用於高性能散熱片的製造，如銅散熱片加工 ，且容易自動化。 缺點─加工過程中易造成鰭片損害和變形問題，同時 產生大量廢料與材料耗損，較不具生產性。
散熱片的新製程
＊折彎型 ( Folding Fins ) ： 將薄板片折呈鰭片排列形狀，再用硬焊或錫焊方式 與擠形過或機械加工過底板相結合成一散熱片。 優點─可作高細長比的散熱片，鰭片部分是一體折 彎成型，有利於熱傳導之連續性，具有不同散熱材 料組合的彈性。 缺點─依然有額外的界面阻抗及不易建構緊密排列 之細間散熱片。
CPU Cooler 熱阻之定義
Ta
R total = R CPU + R Contact + R Cooler
R total = 總熱阻 = (Tc - Ta) ／ Q
R CPU = CPU熱阻
R Contact = CPU至鰭片之接觸熱阻 R Cooler = Cooler熱阻 Tc
熱阻計算公式
鰭片作用原理
高效能的散熱 ＝熱傳係數Ｘ散熱面積Ｘ溫度差
*熱傳係數： 材料性質，幾何形狀， 流場狀況 *散熱面積： 製造加工方式，幾何形狀 *溫度差： 幾何形狀，流場狀況
鰭片散熱途徑
*熱傳導： 固體部分，鰭片的材質( 鋁 => 銅 => ? ) 結合方式 ( Epoxy => Solder => Brazing => ? ) *熱對流： 風扇的效能 ( 60 => 70 => 80 => ? ) *熱輻射： 溫度差的自發性反應 ( X ) *沸騰，蒸發： 熱管, Vapor Chamber
引入熱管及水冷系統用以快速將熱量轉移﹔增加機箱 外殼的散( Forging Fins ) ： 係經精密的風到設計，於模具上開適當的鰭片排列， 將鋁塊加熱至降伏點後，於模穴內利用高壓使鋁材充 滿模穴而形成柱狀鰭片。 優點─鰭片高度可達50mm以上，厚度可薄至1mm以 下。 缺點─散熱片容易有鰭片高度不均之現象，模具費用 高。
散熱片的新製程
風扇的死角
所謂風扇死角是指風扇置於某些角度情況下不能依規定電 壓啟動。測試方法就是將風扇各極依序調整置於霍爾IC之 前，然後將電壓緩慢調高直到啟動，若各極在小於規定電 壓值之前啟動，代 表合格，若有高低差異，啟動電壓超出 規定者，稱為死角。 影響的因素： 橡膠磁鐵各極充磁不均 ﹔ 霍爾IC感應靈敏度太差 ； 橡膠磁鐵充磁磁場太弱 。
風扇轉速測量原理
檢測RPM完全基於風扇底三導（白色線）F.G (Frequency Generation output) 輸出測量，跟據 輸出的高低電平及頻率幅度，BIOS取觸發信號 （相當於一個計數器）， 然後再根據風扇充磁極數 決定其周期頻率和RPM 。
風扇的啟動電壓
啟動電壓意即風扇最低運轉工作 電壓，是比較風扇優劣 的一項特性，通常淨摩擦系數較低的風扇，以及配台較 低工作電壓的霍爾IC才能使風扇用較低的電壓來啟動。 影響的因素： 繞線設計是否恰當﹔矽鋼片磁滯損失大小 ﹔ 霍爾lC的最低工作電壓 ﹔電晶體放大倍數高低 ﹔ 橡膠磁鐵的充磁強度 ﹔.扇葉的重量 ﹔ .軸承的摩擦系數高低 ﹔電晶體飽和電壓高低 ﹔ 是否有反向保護二極體。
不當開孔設計： 從系統風扇開孔處引進 的風很容易直接被電源 風扇抽走，此外電源排 出的熱風容易經過此開 孔處再次被引入。 實驗經驗： 系統風扇開孔處的入風 溫度約高於恆溫恆濕機 兩度。 將此開孔封閉一般Tc溫 度約降一至二度。
電源及系統風扇組合
搶風問題： 按現有機箱結構造成 cooler風扇和電源風扇 及系統風扇同時搶風 現象。
電子系統的散熱問題
熱的產生原因： 電子元件在運作時，無法達到100%的效率，所流失 的能量絕大部分都轉換成熱量發散。 ～超導體的研究正是在克服此問題的發生～
電子系統的散熱問題
電腦中的主要熱源： 中央處理器(CPU) 南北橋晶片(Chip Set) 圖形處理器(GPU) 記憶體(Memory Set) 硬盤(HD) 電源(Power Supply) 其他 散熱的處理原則： 按照能量不滅定律，熱不會消失，僅是轉移至它處。
散熱片的新製程
＊金屬粉末射出成型 ( MIM Fins ) ： 應用在散熱片製造上，主要著眼於有些高熔點，高熱 傳導的材料，如Cu，Cu-W，不易用上述幾種製程予 以一體成型。直接作成散熱片型式之初胚，接著再利 用高溫燒結成具有強度與高密度的成品。 優點─可將高熱倒的銅粉末直接一體成型出高效能的 散熱片，適合用在高發熱密度並受限於空間限 制的電子元件上，熱阻抗值比鋁材低很多。 缺點─原料成本較昂貴，產品良率較其他製程低。
Cooler的主要目的是降低CPU的溫度，它僅是提供一溫 度差(Tc - Ta)，當系統環境溫度過高時，CPU的溫度也 會相對提高，此時改善散熱器的效能僅是延緩CPU溫度 的快速升溫趨勢，對整體機箱的穩定性並無幫助。
考量系統散熱的工作重點在於如何有效置換機箱內部與 外界的空氣交換。
電源及系統風扇組合
Tc – Ta = Q
Kcu Acu ΔXcu
+
Q 1 / R grease 散熱膏
+
Q
K Al A Al ΔX Al
+ 熱
Q H convection A Al 片
CPU
散
R tot =
Tc – Ta Q
= R cpu + R grease + R cooler
鰭片設計重點
*總體積尺寸 *材料 *底板厚度 *鰭片形狀 *鰭片厚度 *鰭片間距 *鰭片長度 *鰭片／底板之結合材料
＊刨削型 ( Skiving Fins ) ： 先以擠型方式做出長條狀帶有凹槽的初胚，接著利用 一特殊刀具將初胚創初一層層彎曲的鰭片出來。 優點─鰭片厚度可薄至0.5mm以下，同時鰭片與底板 是一體成行無界面阻抗之問題，另外具有高鰭 片密度，高散熱片面積，高熱導性。 缺點─量產不易，刀具易磨損，製造材料多。
導致現象： 部分低溫空氣被系統 風扇及電源風扇抽走 氣流混亂干擾造成系 統噪音提昇
電源及系統風扇組合
Cooler帶走的熱量需要經由電源帶走，此時由於電源風 扇的效能有限，造成溫度在機箱內部積存，導致機箱溫 度的提昇。
開孔大小及位置
側面開孔
機箱開孔及材質選定對系統整體散熱效益為輔助功能， 開孔位置及大小可避免不必要的溫度集中現象，開孔率 不足將無法有效引入足夠新鮮空氣﹔開孔率過大有EMI 的問題，及無法有效導引風向的流動。
鰭片效能因子
*熱對流強度或鰭片面積 *鰭片所具有的熱傳導面積 *風扇壓力損失 *底板的熱擴散性
鰭片其他設計考量
*製造生產的困難度 ─鰭片的細長比 ─Fin-to-Fin間距 ─鰭片/底板之結合材料 *重量 *價格
傳統散熱片製程說明
＊鋁擠型： 主要材料為鋁6063，傳導率約在160～180 W/mK ，易加工，限制在於散熱鰭片之細長比有其限制 (<15)，無法在有限空間下大量增加散熱面積。 ＊壓鑄型： 可作成複雜形狀的導流設計，能做出薄且密的鰭 片，以增加散熱面積。常用的壓鑄合金為ADC12 ，但熱傳導性較差(96W/mK)。
散熱片的新製程
＊接合型 ( Bonding Fins ) ： 利用鋁擠型擠出有溝槽的散熱片底板，同時將鋁板片 或銅板片作成一片片的鰭片，接著將每片鰭片插入散 熱片底板的溝槽上，再利用導熱黏膠或銲錫將兩者接 合起來。
優點─細長比可達60倍以上，鰭片可選擇不同材料。 缺點─銲接效果難控制，造成界面阻抗增加，且接合 強度亦影響產品之可靠性。
系統散熱的方向
CPU發熱量將繼續提昇，加上顯卡晶片的熱量增加， 系統先期規劃上需考量開孔分布及大小﹔以及空氣置 換量的需求確立電源及系統風扇的工作風量。 設計考量在於直接引入外界空氣進行熱源處的冷卻， 冷卻後所產生的熱量直接透過風槽導出機箱外，避免 熱量流入機箱中，導致機箱溫度的升高，造成整體性 能的不穩定。
近期開發重點
＊水冷式散熱系統組件： 微型抽水馬達 儲水槽 管線 水冷器 風扇
近期開發重點
＊導熱管及均熱板(Heat Pipe & Chamber)：
未來產品─微冷卻器
微熱交換器 微冷凍機 微流道熱沉 微熱管 微型空調系統
系統散熱問題
機箱散熱機制： 電源 系統風扇 開孔大小及位置 機箱外殼材料
風扇的充磁極數
極數多代表磁場變化速度快，磁場變化速度快代表頻率增加 ，頻率增加一方面提高矽鋼片能量轉換效率，使相同電流值 能作較多的功，得到較高轉速，所以，轉速與極數係成正比 關係。
風扇性能
P & Q CURVE 實驗資料-2800rpm 實驗資料-4200rpm 5
Air Pressure (mm H2O)
Cooler簡易示意圖
扣具 風扇 上蓋 散熱片 支架 背板
風扇運算的基本原理
DC風扇運轉原理： 根據安培右手定則，導體通過電流，周圍會產生磁場 ，若將此導體置於另一固定磁場中，則將產生吸力或 斥力，造成物體移動。在直流風扇的扇葉內部，附著 一事先充有磁性之橡膠磁鐵。環繞著矽鋼片，軸心部 份纏繞兩組線圈，並使用霍爾感應元件作為同步偵測 裝置，控制一組電路，該電路使纏繞軸心的兩組線圈 輪流工作。矽鋼片產生不同磁極，此磁極與橡膠磁鐵 產生吸斥力。當吸斥力大於虱扇的靜摩擦力時，扇葉 自然轉動。由於霍爾感應元件提供同步信號，扇葉因 此得以持續運轉，至於其運轉方向，可依佛萊明右手 定則決定。
實驗資料-3600rpm 實驗資料-4500rpm
Q正比 (轉速) P正比 (轉速^2) Q正比 (風扇尺寸^3) P正比 (風扇尺寸^2)
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直流风扇专业知识
散热风扇的分类及特点2010-12-07通常，根据散热风扇的进出气流流向，可将其分为以下几类：一、轴流风扇轴流风扇的叶片推动空气以与轴相同的方向流动（如上图）。
轴流风扇的叶轮和螺旋桨有点类似，它在工作时，绝大部分气流的流向与轴平行，换句话说就是沿轴线方向。
轴流风扇当入口气流是0静压的自由空气时，其功耗最低，当运转时会随着气流反压力的上升功耗也会增加。
轴流风扇通常装在电气设备的机柜上，有时也整合在电机上，由于轴流风扇结构紧凑，可以节省很多空间，同时安装方便，因此得到广泛的应用。
其特点：较高的流率，中等风压二、离心风扇离心风扇工作时，叶片推动空气以与轴相垂直的方向（即径向）流动（如上图），进气是沿轴线方向，而出气却垂直于轴线方向。
大多数情况下，使用轴流风扇就可以达到冷却效果，然而，有时候如果需要气流旋转90度排出或者需要较大的风压时，就必须选用离心风扇。
风机严格而言，也属于离心风扇。
其特点：有限流率，高风压三、混流风扇混流风扇又称对角线流向风扇，初一看，混流风扇和轴流风扇没什么不同，其实，混流风扇的进气是沿轴线的，然而出气却是沿轴线和垂轴线的对角线方向（如上图）。
这种风扇由于叶片和外罩称圆锥形，因此致使风压较高，在相同尺寸和其他可比性能下，与轴流风扇相比，离心风扇的噪声更低。
其特点：高流率和相对较高的风压四、贯流式风机贯流式风流能产生大面积的风流，通常用于冷却设备的大表面。
这种风扇的进气和出气均垂直于轴线（如上图）。
贯流风机是使用一个比较长的圆桶状扇叶轮进行工作，这个圆桶状扇叶的口径都比较大，因为口径大，才能在保证整体空气循环量的基础上使用比较低的转速，从而，降低由于高速运转带来的噪音。
其特点：低流率，低风压什么是静压？2010-12-07为进行正常通风，需要克服风扇通风行程内的阻力，风扇必须产生克服送风阻力的压力。
测量到的压力变化值称为静压，即最大静压与大气压的差值。
它是气体对平行于物体表面作用的压力，通过垂直于其表面的孔测量出来的。
直流风扇基础知识培训
直流风扇知识
风扇的作用
风扇在风冷散热器中的 职责为:凭借自身的导流 作用,令空气以一定的速 度、一定的方式通过散热 片,利用空气与散热片之 间的热交换带走其上堆 积的热量,从而实现“强制 对流”的散热方式。
风扇的分类
从使用电源类型来分可分为 AC与 DC两大类。 DC有5V，12V、24V、48V比较 常见;特殊的如4.5V，10V、18V 等。Biblioteka AC的一般为220V，110V等。
接地
风扇使用注意事项
风扇电源需依照规格 电压安装使用 高转风扇通电前，必 须选择固定外框，以 免框架震动及扇片高 速旋转伤及操作者
风扇使用注意事项
测试风扇时，必须手 拿端子正确插、拔风 扇，切记直接拉拔导 线，以避免端子脱 PIN或铜箔掉线 不可后退导线，以叶 片扫导线或卡死风扇 不转
风扇使用注意事项
静电 手环
风扇使用注意事项
取用风扇，拿取外框 两侧，不可拉扯导线。
风扇使用注意事项
当搬运或作业中，风 扇严禁掉落地面，或 敲击外框任何面。
风扇使用注意事项
取用风扇，不可碰触 或挤压扇叶与外框。
风扇使用注意事项
测试风扇电源、插板 座及示波器等其它带 电设备必须接地线， 以防止漏电流伤及风 扇电子部件
风扇的分类
从适用范围分: 其使用范围非常广泛， 譬如电源风扇，机箱风扇， CPU风扇、 VGA风扇、冰箱风扇、汽车风扇等等。
风扇尺寸规格
尺寸规格通常用一个4 位数字来描述，例如： 4010、4020、5010、 8025等。4位数字的前 两位代表风扇正方形底 面的边长；后两位代表 风扇的厚度，单位为毫 米。
Thank you!
风扇存储注意事项
请将整箱风扇置於栈板 上，切勿直接置於水泥 地面上方，避免受潮湿 风扇整箱置放堆叠不过 超过：六层 六层，总高度不 六层 超过：2M，避免压坏 底层纸箱以至损伤风扇 本体，进而导致运输途 中整箱风扇跌落
风扇的作用
风扇在风冷散热器中的 职责为:凭借自身的导流 作用,令空气以一定的速 度、一定的方式通过散热 片,利用空气与散热片之 间的热交换带走其上堆 积的热量,从而实现“强制 对流”的散热方式。
风扇的分类
从使用电源类型来分可分为 AC与 DC两大类。 DC有5V，12V、24V、48V比较 常见;特殊的如4.5V，10V、18V 等。Biblioteka AC的一般为220V，110V等。
接地
风扇使用注意事项
风扇电源需依照规格 电压安装使用 高转风扇通电前，必 须选择固定外框，以 免框架震动及扇片高 速旋转伤及操作者
风扇使用注意事项
测试风扇时，必须手 拿端子正确插、拔风 扇，切记直接拉拔导 线，以避免端子脱 PIN或铜箔掉线 不可后退导线，以叶 片扫导线或卡死风扇 不转
风扇使用注意事项
静电 手环
风扇使用注意事项
取用风扇，拿取外框 两侧，不可拉扯导线。
风扇使用注意事项
当搬运或作业中，风 扇严禁掉落地面，或 敲击外框任何面。
风扇使用注意事项
取用风扇，不可碰触 或挤压扇叶与外框。
风扇使用注意事项
测试风扇电源、插板 座及示波器等其它带 电设备必须接地线， 以防止漏电流伤及风 扇电子部件
风扇的分类
从适用范围分: 其使用范围非常广泛， 譬如电源风扇，机箱风扇， CPU风扇、 VGA风扇、冰箱风扇、汽车风扇等等。
风扇尺寸规格
尺寸规格通常用一个4 位数字来描述，例如： 4010、4020、5010、 8025等。4位数字的前 两位代表风扇正方形底 面的边长；后两位代表 风扇的厚度，单位为毫 米。
Thank you!
风扇存储注意事项
请将整箱风扇置於栈板 上，切勿直接置於水泥 地面上方，避免受潮湿 风扇整箱置放堆叠不过 超过：六层 六层，总高度不 六层 超过：2M，避免压坏 底层纸箱以至损伤风扇 本体，进而导致运输途 中整箱风扇跌落
DC-Fan 介绍 (简体)
-10 -20 -30 -40 -50
D
B
A
-60
SPL dB201 Nhomakorabea002000
20,000
Frequency (Hz)
风扇的构件
扇叶 轴心 铁圈 磁圈 檔片
弹簧 滚珠轴承
定子总承 電路板 外框
油封轴承 垫片
滚珠轴承 扣环
油封贴纸
滚珠轴承
滚珠轴承介绍:
滚珠轴承的应用:
弹簧仅用在双滚珠轴 承系统
9.8 Pa 25.4 mm Aq
= =
3600 CMH
风量及风压测试标准:
AMCA 210
(Air Moving and Conditioning Association)
滤孔
Tested Fan
标准风扇
Injector
风量
风压
风扇的曲线参数
7.0
6.0
5.0
高速
4.0
中速
3.0
低速
2.0
1.0
N S
B. 3 pins 连接头 (3 pins Fan): 黄色 (+12V)
黑色 (地线) 红 (＋5 or 12V） 黄/蓝/白 转速输出
转速计算: (4极风扇, 业界标准)
T = t1+t2+t3+t4 = 1 转 = 2 波.
t1 t2
N S S
t3
t4
N S N
V
Time (mSec.)
0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
风量(M³ /MIN)
风扇参数应用
如下图 A Heat Sink 需要 need a type fan, B Heat Sink 需要 need b type fan
直流风扇基本知识培训
异音检测普遍用耳听的方法，主观因素较大，不容易识别，也易引起争议,通常以建立限度样品为标准，检验人员需经过培训后才可以上岗作业。
风扇性能----异音
3Pin风扇无方波或波形有长短波，突波，都可能导致主板无法测速或出现测速误差。
风扇除正负两条电源线以外,还有第三条导线,输出FG信号。
FG信号的作用是供主板计算风扇 的转速,还有当风扇出现异常停止转动时,信号线输出高压信号反馈给主板报警。
应用于notebook cooler:2010、2507、2510、3007、3010、4007、4010等。
应用于GPU\VGA cooler：4007、4010、5010等。
应用于CPU cooler：5010、5015、6010、6015、6025、7015、7025、8025、9025等。
风冷散热器的工作噪音主要有三个来源：轴承的摩擦与振动、扇叶的振动、风噪。
通常一般嘈杂大街为90分贝，普通会话为60分贝，深夜、图书馆为30分贝，噪音控制好的风扇应在２７分贝以内为宜，越低越好。
噪音值的单位为dB（A），它通常可用噪音计测量得到。
01
03
02
风扇性能----噪音
轴承的摩擦与振动：不但产生噪音，而且影响性能，缩短器件寿命。
双滚珠轴承
低
高
高
50000
液压来福轴承
高
中
低
40000
陶瓷轴承
低
高
低
80000
风扇的组成----扇叶
叶片倾角：倾角越大，叶片上下表面间 压力差越大，相同转速下风压越大。 叶片数目：风扇的叶片数目多数是7、9、 11等奇数 ，若采用偶数扇叶，很容易使 系统发生共振 ，将会使叶片或轴心发生 断裂。 叶片弧度：向着旋转方向略有弯曲，呈一 定弧度，可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱 状空间内，增加送风距离与风压 。 主轴直径：由于电机与轴承的存在，轴流风扇主轴所在的中心部分难免存在无气流通过的盲区，主轴直径便决定着此盲区的大小。 扇叶平衡：扇叶的物理质心与轴心不在同一轴上，扇叶在运转时会造成扇叶的不平衡，即震动。
风扇性能----异音
3Pin风扇无方波或波形有长短波，突波，都可能导致主板无法测速或出现测速误差。
风扇除正负两条电源线以外,还有第三条导线,输出FG信号。
FG信号的作用是供主板计算风扇 的转速,还有当风扇出现异常停止转动时,信号线输出高压信号反馈给主板报警。
应用于notebook cooler:2010、2507、2510、3007、3010、4007、4010等。
应用于GPU\VGA cooler：4007、4010、5010等。
应用于CPU cooler：5010、5015、6010、6015、6025、7015、7025、8025、9025等。
风冷散热器的工作噪音主要有三个来源：轴承的摩擦与振动、扇叶的振动、风噪。
通常一般嘈杂大街为90分贝，普通会话为60分贝，深夜、图书馆为30分贝，噪音控制好的风扇应在２７分贝以内为宜，越低越好。
噪音值的单位为dB（A），它通常可用噪音计测量得到。
01
03
02
风扇性能----噪音
轴承的摩擦与振动：不但产生噪音，而且影响性能，缩短器件寿命。
双滚珠轴承
低
高
高
50000
液压来福轴承
高
中
低
40000
陶瓷轴承
低
高
低
80000
风扇的组成----扇叶
叶片倾角：倾角越大，叶片上下表面间 压力差越大，相同转速下风压越大。 叶片数目：风扇的叶片数目多数是7、9、 11等奇数 ，若采用偶数扇叶，很容易使 系统发生共振 ，将会使叶片或轴心发生 断裂。 叶片弧度：向着旋转方向略有弯曲，呈一 定弧度，可保证吹出气流集中在出风口正前方的柱 状空间内，增加送风距离与风压 。 主轴直径：由于电机与轴承的存在，轴流风扇主轴所在的中心部分难免存在无气流通过的盲区，主轴直径便决定着此盲区的大小。 扇叶平衡：扇叶的物理质心与轴心不在同一轴上，扇叶在运转时会造成扇叶的不平衡，即震动。
直流无刷风扇课程02电性功能说明
1
Va=α × Vs
2
PWM控制概念
PWM控制概念【註一】
原理上，α介於0與1之間，亦即0≦α≦1 α=0時，即Va=0 α=1時，即Va=Vs
α=0.5
α=0.8
α=0.3
PWM控制概念
開關控制訊號
鋸齒波
輸入訊號
三角波
Duty相同
Duty大
Duty小
PWM控制概念【註二】
電路舉例【註三】
THANK FOR YOU WATCHING
電子元件部分的保護
3.1.逆向電壓保護（Reverse Voltage Protection （DC fans））：以半導體元件在電源輸入端子及IC間做緩衝保護，以DC12V的風扇為例，在使用者因意外，造成電源反接時，可承受至DC13.8V的電壓而馬達元件不燒毀。而DC24V則要求至DC27.6V。此種保護模式幾乎是所有使用者的基本需求，一般常外加二極體或使用其它降壓元件來達到需求。
馬達保護
3.4.所謂馬達保護即是FAN 在LOCK狀態下具有AUTO SHUT DOWN AND AUTO RESTART。這樣做的好處是﹕不至于在通電FAN持續被LOCK的情況下馬達溫度過高而被燒毀﹐有利于安規保証﹐安規要求的是FAN在通電狀態持續LOCK馬達溫度不高于150℃。如果我們的FAN有馬達保護功能﹐則我們的FAN在接通額定電壓的狀態下即使持續被LOCK﹐也只是很少一部分時間有電流通過馬達線圈﹐防止了馬達溫度過高現象的出現。
風扇額外的控制功能（Special Control Function） 運轉警示信號（Alarm Signal），這是屬於一般較常見的額外控制功能，幫助系統判斷本身的狀況，已達到保護系統的功能，其種類如下所示：
Va=α × Vs
2
PWM控制概念
PWM控制概念【註一】
原理上，α介於0與1之間，亦即0≦α≦1 α=0時，即Va=0 α=1時，即Va=Vs
α=0.5
α=0.8
α=0.3
PWM控制概念
開關控制訊號
鋸齒波
輸入訊號
三角波
Duty相同
Duty大
Duty小
PWM控制概念【註二】
電路舉例【註三】
THANK FOR YOU WATCHING
電子元件部分的保護
3.1.逆向電壓保護（Reverse Voltage Protection （DC fans））：以半導體元件在電源輸入端子及IC間做緩衝保護，以DC12V的風扇為例，在使用者因意外，造成電源反接時，可承受至DC13.8V的電壓而馬達元件不燒毀。而DC24V則要求至DC27.6V。此種保護模式幾乎是所有使用者的基本需求，一般常外加二極體或使用其它降壓元件來達到需求。
馬達保護
3.4.所謂馬達保護即是FAN 在LOCK狀態下具有AUTO SHUT DOWN AND AUTO RESTART。這樣做的好處是﹕不至于在通電FAN持續被LOCK的情況下馬達溫度過高而被燒毀﹐有利于安規保証﹐安規要求的是FAN在通電狀態持續LOCK馬達溫度不高于150℃。如果我們的FAN有馬達保護功能﹐則我們的FAN在接通額定電壓的狀態下即使持續被LOCK﹐也只是很少一部分時間有電流通過馬達線圈﹐防止了馬達溫度過高現象的出現。
風扇額外的控制功能（Special Control Function） 運轉警示信號（Alarm Signal），這是屬於一般較常見的額外控制功能，幫助系統判斷本身的狀況，已達到保護系統的功能，其種類如下所示：
DC风扇知识培训教材
十位有效数 0 1 2 3 4 5 6 7 8
9
第八章 风扇常使用的电子零件
232
个位有效数 0 1 2 3 4 5 6 7 8
9
倍率数 1Ω 10Ω
100Ω 1KΩ 10 KΩ 100 KΩ 1MΩ 10MΩ
50C
字母 A 倍率 1
B
C
D
E
X
F
10 100 1000 1000 -10 -100
第四章 DC风扇的电气特性
1. 额定电压: 风扇正常运转所需要的固定电压.(伏特:V) 2. 电压使用范围: 风扇能正常运转的电压范围. 3. 起动电压: 规定一额定电压(低电压),插上电源让风扇通电检测是否运转.(伏特:V) 4. 额定电流: 在风扇正常运转(额定电压条件下)时最高的电流.(安培:A) 5. 额定功率: 在额定电压与额定电流下的功率.(瓦特:W): 计算公式:W=I*V(功率=电流*电压) 6. 转速: 在环境25度,湿度百分之65以下,开机运转测试的运转转速.(转/每分:RPM) 7. 运转方向: 风扇扇叶的运转方向(逆时针或顺时针方向). 8. 风流方向: 风扇运转时出风的方向. 9. 风压和风量: 风压就是风的压力[mm/H2O(inch/H2O),风压水柱多少毫米(英 寸)]；
第七章 DC风扇的常见不良原因与分析
5. 碰桌: 5.1. 扇叶变形 5.2. 磁浮调整不佳 5.3. 磁性不良 5.4. 组立末压到位(装配尺寸不佳)
6. 低电流(在规格电压下): 6.1. 线圈断线 6.2. 阻抗值高(低)于允差范围 6.3. 导线焊反或插错电源 6.4. 零件点空焊
7. 高电流:(在规格电压下): 7.1. 阻抗值偏见小 7.2. PC板短路,线圈线匝短路 7.3. 磁性不良 7.4. 培林与合铜不同心
DC风扇知识培训教材 PPT
风量就是风的流量[M3/min(ft3/min),每分钟多少立方米(立方英尺)].(CFM或CMM) 10. 异音: 所谓异音是指风扇在运转时部分零部件相互摩擦（或损坏）所产生的断断续续的
第五章 DC风扇的可信懒性
1. 逆接保护(反向保护): 在正常电压下逆接电源不会发生异常. 2. 扇叶锁住保护: 额定电压锁住72小时内不烧毁. 3. 通常一般风扇的预期寿命:
第七章 DC风扇的常见不良原因与分析
1. 异音: 1.1. 扇叶,外框毛边 1.2. 合铜毛刺 1.3. 培林不良 1.4. 没点油或油量太少 1.5. 油有杂物或沾性太大 1.6. 轴心磨花 1.7. 卡簧与合铜面磨擦 1.8. 弹簧与培林磨擦
2. 卡件: 2.1. 装配尺寸不佳,卡线架,卡PC板,卡支架等 2.2. 零件高件,外移 2.3. 外框变形卡支架 2.4. 磁框变形,磁条接合面毛边
DC风扇知识培训教材
第一章 基本原理 第二章 DC风扇的结构 第三章 DC风扇的分类 第四章 DC风扇的电气特性 第五章 DC风扇的可信懒度 第六章 DC风扇测试的一般标准 第七章 DC风扇的常见不良原因与分析
第八章 风扇常使用的电子零件
第九章 使用风扇注意事项
第一章 基本原理
根据安培右手定则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体置于另一固 定磁场中，则将产生吸力或斥力，造成物体移动。在直流风扇的扇叶内部，附 着一事先充有磁性之橡胶磁铁环，轴心部份硅钢片缠绕两组线圈，并使用霍尔 感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮 流工作。硅钢片产生不同磁极，此磁极与橡胶磁铁产生吸斥力。当吸斥力大于 风扇的静摩擦力时，扇叶自然转动。由于霍尔感应组件提供同步信号，扇叶因 此得以持续运转，至于其运转方向，可依安培右手定则决定。
第五章 DC风扇的可信懒性
1. 逆接保护(反向保护): 在正常电压下逆接电源不会发生异常. 2. 扇叶锁住保护: 额定电压锁住72小时内不烧毁. 3. 通常一般风扇的预期寿命:
第七章 DC风扇的常见不良原因与分析
1. 异音: 1.1. 扇叶,外框毛边 1.2. 合铜毛刺 1.3. 培林不良 1.4. 没点油或油量太少 1.5. 油有杂物或沾性太大 1.6. 轴心磨花 1.7. 卡簧与合铜面磨擦 1.8. 弹簧与培林磨擦
2. 卡件: 2.1. 装配尺寸不佳,卡线架,卡PC板,卡支架等 2.2. 零件高件,外移 2.3. 外框变形卡支架 2.4. 磁框变形,磁条接合面毛边
DC风扇知识培训教材
第一章 基本原理 第二章 DC风扇的结构 第三章 DC风扇的分类 第四章 DC风扇的电气特性 第五章 DC风扇的可信懒度 第六章 DC风扇测试的一般标准 第七章 DC风扇的常见不良原因与分析
第八章 风扇常使用的电子零件
第九章 使用风扇注意事项
第一章 基本原理
根据安培右手定则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体置于另一固 定磁场中，则将产生吸力或斥力，造成物体移动。在直流风扇的扇叶内部，附 着一事先充有磁性之橡胶磁铁环，轴心部份硅钢片缠绕两组线圈，并使用霍尔 感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮 流工作。硅钢片产生不同磁极，此磁极与橡胶磁铁产生吸斥力。当吸斥力大于 风扇的静摩擦力时，扇叶自然转动。由于霍尔感应组件提供同步信号，扇叶因 此得以持续运转，至于其运转方向，可依安培右手定则决定。
DC风扇基础
Fans in Serial vs. Fans in Parallel
For identical fans in serial, Pmax=Pmax,single Qmax= Qmax,single x no. of fans
For identical fans in parallel, Qmax=Qmax,single Pmax= Pmax,single x no. of fans
Human ear responds to sound differently at various frequencies.
Fan Acoustic Noise
Noise levels:
0 to 20 dBA Very Faint 20 to 40 dBA Faint 40 to 60 dBA Moderate 60 to 80 dBA Loud 80 to 100 dBA Very Loud 100 to 140 dBA Deafening
High Impedance
Low
Impedance
P
P
Q
Low Impedance
High Q Fan
Q
Every system has an impedance curve. System impedance is generally proportional to Q2 . Operating point is the intersection of P-Q curve and the impedance curve. The use of impedance curves is to select a fan that provides maximum air flow rate at the operating point.
直流风扇知识
一、有刷风扇 适用于：录影机、录放音机、答录机、照相机等， 具有正反转功能 二、无刷风扇 适用于：CPU、VCR、CD-ROM、电脑、印表机等， 具有单向运转及正反转功能 (DC就是直流电：大小和方向都不随时间变化的电流. DC则是接由"直流
电源"输出的符合电压要求的电源. AC就是交流电：简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化 的电压或电流)
风扇按基本电器性能可分型号
1 .普通型（2线）
2.FG 信号型:方波信号可侦测转速及作为脉冲信号使用（3线）
3.温控型: 通过热敏电阻来控制风扇之转速（PCB板面加热敏电阻）
风扇按基本电器性能可分型号
4.自动断电保护功能型： 使用有自动断电保护及自动重新起动功能IC 5.PWM占空比型： （使用驱动IC控制各段百分点的不同转速、电流）
使用风扇注意事项
4.风扇电源需依照规格电压安装使用
检验项目
1.扇框尺寸： 按机种、SIP/承认书规格要求检验 2.端子排序： 按承认书核算对端子导线排序是否正确 3.出线长： 按SIP/承认书规格要求检验 4.启压、电流、转速： 按SIP/承认书规格要求检验 5.电流波/方波： 正确的电流波/方波输出 6. 异音： 风扇运转时，三面静听（0°90°180°）无切风声以外的声音. 7 .死角： 风扇接通电源后，用手将风扇制动后自动启动.
直流(DC)风扇两种类
有刷马达
无刷马达
直流(DC)风扇两种类
1.无刷风扇为转子与定子间並无碳刷接触，而靠磁 場之磁力之間相互作用，达到旋转的目的，而无 刷风扇依电压之使用不同又分交流电压及直流电 压二大类.
直流(DC)无刷风扇分类
直流无刷风扇两种： a.轴流式 轴流风扇是风量流入和流出的方向是相同的，亦 即是风量入风口和出风口呈180度 b.离心式 离心风扇是风量流入和流出的方向是垂直的， 亦即是风量入风口和出风口呈90度，介于这二种 方向之间的风扇即为斜流风扇。（风量流入和流 出的方向是向四周甩出）
电源"输出的符合电压要求的电源. AC就是交流电：简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化 的电压或电流)
风扇按基本电器性能可分型号
1 .普通型（2线）
2.FG 信号型:方波信号可侦测转速及作为脉冲信号使用（3线）
3.温控型: 通过热敏电阻来控制风扇之转速（PCB板面加热敏电阻）
风扇按基本电器性能可分型号
4.自动断电保护功能型： 使用有自动断电保护及自动重新起动功能IC 5.PWM占空比型： （使用驱动IC控制各段百分点的不同转速、电流）
使用风扇注意事项
4.风扇电源需依照规格电压安装使用
检验项目
1.扇框尺寸： 按机种、SIP/承认书规格要求检验 2.端子排序： 按承认书核算对端子导线排序是否正确 3.出线长： 按SIP/承认书规格要求检验 4.启压、电流、转速： 按SIP/承认书规格要求检验 5.电流波/方波： 正确的电流波/方波输出 6. 异音： 风扇运转时，三面静听（0°90°180°）无切风声以外的声音. 7 .死角： 风扇接通电源后，用手将风扇制动后自动启动.
直流(DC)风扇两种类
有刷马达
无刷马达
直流(DC)风扇两种类
1.无刷风扇为转子与定子间並无碳刷接触，而靠磁 場之磁力之間相互作用，达到旋转的目的，而无 刷风扇依电压之使用不同又分交流电压及直流电 压二大类.
直流(DC)无刷风扇分类
直流无刷风扇两种： a.轴流式 轴流风扇是风量流入和流出的方向是相同的，亦 即是风量入风口和出风口呈180度 b.离心式 离心风扇是风量流入和流出的方向是垂直的， 亦即是风量入风口和出风口呈90度，介于这二种 方向之间的风扇即为斜流风扇。（风量流入和流 出的方向是向四周甩出）
DC直流风扇常识
一、直流风扇运转的基本原则 根据安培右手定则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将 此导体置于另一固定磁场中，则将产生吸力或斥力，造成物体移 动。
在直流风扇的转子（扇叶）内部，附着一事先充有磁性之橡 胶永久磁铁环（橡胶磁环内依矽钢片的极数充入永久固定相对应 的磁极对数，即 N、S、N、S ～）。
转子（扇叶）以轴心中心定位 并环绕着矽钢片，矽钢片上缠绕着两组线圈，采用霍尔感应组件 作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕矽钢片上的两 组线圈轮流切换工作， 使矽钢片外表面产生不同磁极 （即 N、 N、 S、 S～），此磁极与橡胶磁铁相互间产生吸斥力。
当吸斥力大于风扇 的静摩擦力时，转子（扇叶）自然转动。
由于霍尔感应组件提供 同步信号，扇叶因此得以持续运转，至于其运转方向，可依佛莱 明右手定则决定。
风扇的能源转换：电能→电磁能→机械能（动能）→热能 二、何谓直流无刷风扇 （以下简称直流风扇） 1﹞传统的直流马达必须有电刷和换向器(整流子)以提供不同方 向电流的切换，产生推力使马达持续运转。
2﹞目前我们所生产制造的风扇是使用电压为直流电压，则是以 固定的电子切换开关(例如霍尔感应组件 IC)代替电刷，执行 电流切换推动转子持续运转，所管它叫“直流无刷风扇” 3﹞直流无刷风扇的优点： 3-1﹞没有碳刷的磨耗，可以长时间持续运转，不需保养维修。
3-2﹞容易高速运转，效率高，低噪音。
3-3﹞切换电流时不会产生火花。
三、风扇开发过程叶型设计 叶型设计 叶型设计扇叶设计 扇叶设计 扇叶设计扇叶成型 扇叶成型 扇叶成型风压风量测试 风压风量测试 风压风量测试噪音测试 噪音测试 噪音测试四、典型直流风扇控制电路 直流的风扇控制电路中应该有许多半导体无件， 现在已经收纳 在一个或多个 IC 里面，有许多厂商专门设计制造出很多型号控制 马达 IC 供给风扇电路者设计使用。
不同型号的 IC 控制电路不一样， 但主要目的都是为更有效的控制和保护提供线圈的有效功能及风 扇相关特性需求。