散热风扇的介绍.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,風扇的,性能與應用,Steven Lin 林適之,簡介與基本結構,基本結構,外框,(,frame),馬達,(,hub)(,無刷直流),扇葉,(,impeller),引出線,/,連接器,簡介：風扇是一種產生風量的裝置,它是使用馬達來驅動葉片的轉動,增加流體經過扇葉的速度,經由強制對流達成移熱之效果.,Ball Bearing,風扇爆炸,圖,1,、扣簧,2,5,、軸承,(,ball),3、,外框,4,、定子,(,PCB，,矽鋼片,+,繞線，引出線,),6,、彈簧,7,、馬達殼,+,磁條,8,、扇葉,常見軸風扇尺寸-,Delta AFB,25,x25x10mm 30 x30 x10mm 35x35x10mm,40 x40 x15mm 45x45x10mm 50 x50 x15mm,50 x50 x20mm 60 x60 x13mm 60 x60 x15mm,60 x60 x20mm 60 x60 x25.4mm 60 x60 x38mm,70 x70 x13mm 70 x70 x15mm 70 x70 x20mm,70 x70 x25.4mm 70 x70 x38mm 80 x80 x15mm,80 x80 x20mm 80 x80 x25.4mm 92x92x15mm,92x92x20mm 92x92x254mm 92x92x38mm,120 x120 x25.4mm 120 x120 x38mm,172x150 x25.4mm 172x25.4,風扇的分類-,DC,Axial Fan,軸流扇,-,air flows axially.,Centrifugal Fan(Blower),離心扇(鼓風扇),-,air flows radially.,Cross Fan,橫流扇,-,air flows across the axis.,輸出與控制,輸出,PQ-curve,Noise/Heat,Vibration,控制,FG/RD,PWM/,Thermistor,外框、扇葉流体特性,風扇性能曲線,PQ-curve,風量,(,CFM,M,3,/min),風壓,(,mmH,2,O,inH,2,O),噪音,(,dBa,),風切聲：,空氣與扇葉(外框)摩擦產生,氣流擾動產生的噪音,轂部,(,Hub),電氣特性,直流無刷馬達,電氣特性,電流、訊號輸出,(,RD,FG),、,絕緣、反向保護、溫升,轉速控制,運轉電壓：,12,V,全速,運轉；,7,V,低速運轉,溫控,(,thermistor,)：,轉速自動隨環溫變化,PWM(pulse-wide modulation)：,增加一組輸入電壓以控制轉速,噪音：電磁切換噪音、摩擦異音,定子組,立-4極(2極),單面印刷,PCB,電晶体,矽鋼片,驅動,IC,徑向繞,線,絕緣線架,矽鋼片,小邊,大邊,Bearing systemLife,vs,Cost,Two Ball Bearing,50000/70000hrs/NT16,One Ball One Sleeve,40000hrs/NT10,One Sleeve,30000hrs/NT3,Fluid dynamic(NB-fan),40000hrs,Life is,onder,401565%RH continue operation,Cost estimate by 830 ball and sleeve bearing,MTTF&,Accelerated Life Testing,at 75,0/72/300/600/1000hrs 90%confidence,一般,two ball,結構,FGS,軸承結構,皕瑞-,one ball/one sleeve,結構,PWM or,Thermistor,From AVC website,PWM and,Thermistor,From AVC website,決定成本的重要因素,軸承:30%,830(8),520(11.5),620(?),sleeve(3),830:8,外徑;3軸心徑,電子零件:30%-,額定電壓/電流,Driver IC/Hall element(510/2.5),電晶体、二極体、電阻、電容(0.80.1),引出線&連接器(13),其它,軸心、矽鋼片、漆包線、葉片、外框,風洞示意圖,Test point of PQ-curve,Pmax,Q=0,P=0,Qmax,P,1,+1/2,V,1,2,=P,2,+1/2,V,2,2,System Impedance and Operating Point,High Impedance,Q,Q,P,Moderate Impedance,Low Impedance,High Impedance,Low Impedance,High P Fan,High Q Fan,P,輸出比較-相同尺寸,Q/Noise,與,rpm,約成正比,轉速愈,高，風切聲佔噪音的比重愈高,P,與,rpm,的平方約成正比,輸出比較-不同尺寸,相同,PQ，,風扇尺寸愈大,Noise,愈小,AFB 7025(3900rpm)(q,p,n)=(36.30,5.52,37.5,),AFB 8025(3250rpm)(q,p,n)=(37.43,4.59,28.0,),相同厚度，邊,(徑),長愈長則,Q,愈大,AFB 7025(3000rpm)(p,q)=(3.15,20.13,),AFB 8025(2700rpm)(p,q)=(3.28,31.43,),相同邊,(徑),長，厚度愈厚,則,P,愈大,AFB 7015(2800rpm)(p,q)=(,2.27,23.38),AFB 7025(3600rpm)p,q)=(,4.46,24.01),Delta8015 AFB,vs,EFB,AFB,EFB,Delta8015 AFB,vs,EFB,相同,P,或,Q,時，,EFBAFB,Fans in Parallel vs.Fans in Serial,*理想上,P&Q,會依風扇的,數目成倍數成長。,*實際上，並聯與理想較接近，較常使用，如1,U。,*串聯則因為流場與第二顆風扇形成阻抗，損失較多很少使用。,*,PSU,-,FAN,與,CPU-FAN,也是一種,串聯。,均勻流場示意圖,PQ-curve,是在風洞模擬理想狀態下量測，空氣在通過風扇前後為均勻流,場,實際應用時不會有足夠的空間去發展,一般的葉片設計進風口的阻擋影響比出風口大,非均勻流場示意圖,PQ-curve,是在風洞模擬理想狀態下量測，空氣在通過風扇前後為均勻流場,實際應用時不會有足夠的空間去發展,一般的葉片設計進風口的阻擋影響比出風口大,Axial fan(6010),vs,Blower(6911),軸流扇,vs,鼓風扇,軸風扇-,高風量低風壓,外觀,(,型式,/,尺寸,),統一，主要在翼形剖面、角度與馬達效能上作變化,鼓風,扇-,高風壓低風量,外觀變化較多，翼形剖面較固定，以角度和參考空間許可修改流道與進出風,口,流場,示意圖,-,Blower,Blower-,流道與進出風口,Blower,葉片設計,內/外徑,進風後掠角度尾端前傾角度,上下的開孔徑,翼形,有效進風截面積與壓縮行程,截,面積,進風口徑,-,殼徑,上下蓋板與葉片的間隙,使用軸流扇葉時上方口徑與下方間隙要較大,壓縮行程,葉徑,-,進風口徑,流道長度,PIV-7020-,進出風比較,進風面,出風面,PIV-7020-,不同電壓出風口,10V,11.5V,10V,11V,12V,進風,通暢與出風整流,進,風,維持進風截面積,(,足夠的空氣源,),保持流道的通暢,(,降低阻抗,),出風,風口與鰭片留適當空間讓流場發展均勻,鰭片方向與氣流方向的搭配,鰭片的整流效果,-,風扇安裝後轉速上升,風往阻抗低處流,噪音,風壓/,風量,/,尺寸的取捨,小量開口換較大的噪音降低,平衡與共振,減少振動傳導的機會,導流罩的喇叭口效應,異音,軸承系統的摩擦,(,毛邊,),電磁切換,(,突波與感應,),7020-4300,rpm-,噪音頻譜圖,操作注意要點,握,持,以外框為優，避開葉片或引出線,輸入電壓不要超規,輸出穩定時間,(510,min),馬達溫升,增加電磁鐵的阻抗,降低軸承的摩擦係數,可靠度試驗-1,Operating Voltage,The distribution of starting voltage,瞬間起動分佈,High-Voltage Step Stress,高電壓逐步應力,UA class A,Temperature rise with lock at ambient,常溫鎖住溫升,Temperature rise with running at ambient,常溫運轉溫升,Revered apply protection,逆向保護,Impedance,絕緣阻抗,Dielectric Strength,絕緣耐壓,Temperature V.S.MTTF,溫度/壽命,可靠度試驗-2,temperature&humidity,Storage test of low temperature,低溫儲存,Storage test of high temperature,高溫儲存,Low temperature test,低溫運轉,Cold start,低溫起動,High temperature and humidity,高溫高濕運轉,Temperature circling,高低溫循環,High-Temperature Step Stress,高溫逐步應力,Mechanical,Drop,包裝落下,Vibration,單體振動,Shock,單體衝擊,