11 風(fēng)機(jī)的選用、安裝和調(diào)速控制
11.1 風(fēng)機(jī)的選用方法與原則
11.1.1 風(fēng)機(jī)的分類和特點(diǎn)
在電子設(shè)備散熱設(shè)計(jì)中用到的風(fēng)機(jī)可以分為三類：軸流式風(fēng)機(jī)、離心式風(fēng)機(jī)和混流式風(fēng)機(jī)，各種風(fēng)機(jī)的基本特點(diǎn)是：
軸流風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口平行；風(fēng)量大、風(fēng)壓小、噪音小、種類繁多、價(jià)格便宜；在通訊產(chǎn)品中較多的使用；
離心風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口垂直；風(fēng)量小、風(fēng)壓高、噪音大、價(jià)格高、供應(yīng)商少；
一般用于阻力較大的發(fā)熱元器件或機(jī)柜的冷卻；
混流風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口平行；其性能介乎軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)之間，風(fēng)量大、風(fēng)壓也大；其出風(fēng)與進(jìn)風(fēng)有一傾斜角度，如有兩個(gè)風(fēng)機(jī)并聯(lián)，則風(fēng)量可以擴(kuò)散到整個(gè)插框。
11.1.2 風(fēng)機(jī)的特性曲線與工作點(diǎn)
11.1.2.1 一般風(fēng)機(jī)規(guī)格上給出的特性曲線是風(fēng)機(jī)在標(biāo)稱轉(zhuǎn)速下得到的，隨著轉(zhuǎn)速的提高，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓會(huì)增大；
11.1.2.2 風(fēng)機(jī)的總壓力是用來(lái)克服系統(tǒng)（或通風(fēng)管道）的阻力的，并在出口處形成一定的速度頭
也可以先假定一個(gè)系列的風(fēng)量，據(jù)此求出系統(tǒng)的阻力特性曲線，根據(jù)阻力特性曲線與風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)，來(lái)確定風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，從而選擇風(fēng)機(jī)。
11.1.4 風(fēng)扇的串聯(lián)和并聯(lián)
當(dāng)所選風(fēng)機(jī)的風(fēng)量或風(fēng)壓不能滿足要求時(shí)，可采用串聯(lián)或并聯(lián)工作方式來(lái)滿足要求：當(dāng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量能滿足要求，而風(fēng)壓不夠時(shí)，可采用風(fēng)機(jī)串聯(lián)的工作方式，以提高其工作壓力。
風(fēng)機(jī)串聯(lián)時(shí)，其風(fēng)機(jī)特性曲線發(fā)生變化：風(fēng)量基本上是每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（略有增加），而風(fēng)壓則為相同風(fēng)量下兩臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓之和，如圖8a 所示。
當(dāng)風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用時(shí)，其風(fēng)壓比單個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓稍有提高，而總的風(fēng)量是各風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和，如圖8b 所示。當(dāng)風(fēng)道特性曲線比較平坦，需增大風(fēng)量時(shí)，可采用并聯(lián)系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是氣流路徑短，阻力損失小，氣流分布比較均勻，但效率低。
11.1.5 風(fēng)機(jī)的安裝
11.1.5.1 抽風(fēng)與吹風(fēng)
首先，風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是：進(jìn)風(fēng)口流速較均勻，無(wú)流動(dòng)死區(qū)，而出風(fēng)口流體向外發(fā)散的角度約45℃，四周流速大，中間流速小，還存在死區(qū)；其次，沒(méi)有絕對(duì)的抽風(fēng)好還是吹風(fēng)好，需要根據(jù)具體的情況確定。
吹風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是，出風(fēng)口直接對(duì)準(zhǔn)被冷卻部分，風(fēng)量集中，風(fēng)壓大，適用于熱量分布不均勻，需要對(duì)專門區(qū)域進(jìn)行集中冷卻的情況；系統(tǒng)中為正壓，灰塵等不易進(jìn)入。缺點(diǎn)是風(fēng)速不均勻，存在死區(qū)（低速區(qū)），根據(jù)進(jìn)風(fēng)的不同，還可能存在局部回流區(qū)；進(jìn)風(fēng)流經(jīng)風(fēng)扇后，溫度會(huì)有所升高。
而抽風(fēng)不存在死區(qū)，風(fēng)速較均勻，能較均勻地流過(guò)被冷卻表面，適用于阻力大的系統(tǒng)；
不利的是系統(tǒng)中為負(fù)壓，在惡劣環(huán)境中灰塵易進(jìn)入，風(fēng)扇所處的環(huán)境溫度較高，影響壽命。
11.1.5.2 風(fēng)機(jī)的安裝尺寸
風(fēng)機(jī)的安裝尺寸，在風(fēng)機(jī)資料中都有，一般，其安裝在進(jìn)風(fēng)位置和出風(fēng)位置，尺寸是不同的，但為了減少開(kāi)孔尺寸的種類，參見(jiàn)附錄E 的規(guī)定。
11.1.5.3 風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境和壽命
風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境溫度一般為-20——60℃，風(fēng)機(jī)的壽命都是在一定的環(huán)境溫度下測(cè)得的，環(huán)境溫度越高，壽命越短，極限的情況，溫度每升高15℃，壽命下降一半。判斷一個(gè)風(fēng)機(jī)失效的依據(jù)一般有兩個(gè)：風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速小于實(shí)際設(shè)定轉(zhuǎn)速的30%；風(fēng)機(jī)的噪音突然增大。
11.2 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的方法
11.2.1 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的目的
（1） 降低系統(tǒng)噪聲。風(fēng)機(jī)的噪聲與其轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系，降低轉(zhuǎn)速，噪聲就會(huì)有一個(gè)顯著的降低；
（2） 延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)壽命，提高系統(tǒng)可靠性；
（3） 節(jié)約能源。風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，可以降低能源的消耗。
12 散熱器的選用、安裝與設(shè)計(jì)計(jì)算
12.1 散熱器的選用原則
12.1.1 根據(jù)元器件的熱流密度、體積功率密度、溫升要求及散熱方式（自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷），按9.2.1 所述的方法，確定是否加裝散熱器。
12.1.2 根據(jù)器件功耗、環(huán)境條件及器件溫度降額要求的允許結(jié)溫，確定散熱器的形狀并通過(guò)計(jì)算，計(jì)算出散熱器的表面積。
12.1.3 根據(jù)散熱器的形狀和表面積，查找散熱器廠家樣本，選擇比較合適的散熱器，或自己開(kāi)模設(shè)計(jì)合適的散熱器。
12.1.4 散熱器表面應(yīng)進(jìn)行氧化發(fā)黑處理,以增強(qiáng)輻射換熱效果。在自然對(duì)流情況下, 輻射換熱作用較突出,可以提高25%的散熱量, 所以, 除非是器件附近有高熱源, 散熱器表面都應(yīng)涂覆或氧化發(fā)黑處理以提高輻射性能。
12.1.5 散熱器的材質(zhì)，一般推薦選用鋁型材、鑄鋁或紫銅。
12.1.6 根據(jù)要求，可以選用平板式散熱器、鋁型材散熱器、叉指型散熱器；也可以選擇熱管散熱器。
12.1.7 鋁型材散熱器的齒面應(yīng)加波紋齒，型材散熱器的肋片表面增加波紋可以增加10%到20%的散熱能力，波紋齒的高度為0.5mm，寬度為0.5mm～1mm，以增加對(duì)流換熱效果。
12.1.8 應(yīng)保證鋁型材散熱器基板有一定厚度，以減小傳導(dǎo)熱阻。
12.1.9 散熱器性能與垂直氣流方向的寬度成正比，與氣流方向長(zhǎng)度的平方根成正比，所以增加散熱器寬度的效果要好于增加長(zhǎng)度；對(duì)于散熱器的流向長(zhǎng)度大于300mm，應(yīng)把散熱器的齒片從中間斷開(kāi)，以增加空氣擾動(dòng)，提高對(duì)流換熱效果。
12.2 散熱器的安裝要求
12.2.1 器件與散熱器的接觸面應(yīng)保持平整光潔,散熱器的安裝孔要去毛刺。
12.2.2 器件與散熱器和導(dǎo)熱絕緣膜間的所有接觸面處應(yīng)涂導(dǎo)熱硅脂或加其它導(dǎo)熱絕緣材料。
12.2.3 免涂導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱絕緣膜在接觸面處可以不涂導(dǎo)熱硅脂。
12.2.4 對(duì)于自然冷卻方式，鋁型材散熱器的安裝應(yīng)使齒槽與水平面垂直,以增強(qiáng)自然對(duì)流
效果；對(duì)于強(qiáng)迫冷卻方式，鋁型材散熱器的安裝應(yīng)使齒槽與風(fēng)的流向平行。
12.2.5 為了減少器件與散熱器之間的接觸熱阻，應(yīng)適當(dāng)增加接觸力。
12.2.6 為避免使元器件受力，散熱器須有適當(dāng)?shù)墓潭ㄖ吸c(diǎn)。
12.3 散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算
12.3.1 自然冷卻方式下散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算
12.3.1.1 平板散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算：
平板散熱器的散熱是由輻射散熱和對(duì)流散熱兩部分組成的。
a. 平板散熱器的輻射散熱
平板散熱器輻射散熱的關(guān)系式見(jiàn)9.1.3 的公式。
b. 平板散熱器的自然對(duì)流散熱
平板散熱器的對(duì)流散熱量可用9.3.2 的公式計(jì)算。
12.3.1.2 鋁型材散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算：
鋁型材散熱器的散熱是由輻射散熱和對(duì)流散熱兩部分組成的。
a. 鋁型材散熱器的輻射散熱
鋁型材散熱器輻射散熱的關(guān)系式見(jiàn)9.1.3 的公式。
b. 鋁型材散熱器的對(duì)流散熱

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