散热器基础知识手册

散热器基础知识手册

目录

一、风扇结构

二、风扇技术术语

三、散热片材质介绍

四、热管介绍

五、测试篇章

六、超频篇章

七、CPU技术简介

八、CPU ROADMAP

九、导热膏

第一章、风扇结构（工作原理）

CPU散热器又称为CPU冷却器，英文名称CPU COOLER，它是针对CPU而设计的散热器装臵，其目的是通过CPU散热器的运作，将CPU之热能散发掉，以达到降低温度的效果。它通过散热片迅速将CPU之热能传导出去，再借由风扇将其热量强制吹走。

1.1风扇的分类

散热风扇是利用旋转叶片与气体的相互作用来压缩与输送气

体的，其本体主要由转子和定子组成。散热风扇一般分以下三

类：

1.1.1轴流式风扇：气流出口方向与叶片转动方向相同，在

轴向剖面上，气流在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动。

1.1.2 离心式风扇：利用离心力作用实现气体输送，扇叶在电机的驱动下高速旋转，使充满叶片间的气体沿着叶片向外甩出，在蜗壳内将动能转换成压力能后从出风口排出。在轴向剖面上，气流沿着半径方向流动。

1.1.3 混流式风扇：气流沿轴向进入叶轮后，近似地沿着锥面流动，气流方向界于离心式与轴流式之间。

1.2风扇的基本结构

一般的风冷散热器使用的主要是轴流式风扇，我们以它为例加以说明。轴流式风扇可分为两部分

1.2.1转子：包括扇叶（含磁框）、轴芯、油圈及卡簧等

1.2.2 定子：包括电机、轴承、扇框等。

1.3风扇运转的基本原理

根据安培右手法则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体臵于另一固定磁场中，则会产生吸力或斥力，造成物体移动。依据此原理，在直流风扇的扇叶底部，事先安装一个充有磁性的橡皮胶磁铁。环绕着矽钢片，轴心部分缠绕两组线圈，并使用霍尔感应元件作为同步侦测装臵，控制一组电路，该电路使缠绕轴心的两组线圈轮流工作。矽钢片产生不同磁极，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，由于霍尔感应元件提供同步信号，扇叶因

此得以持续运转，至于其运转方向，可依右手法则而定。

1. 4散热风扇的电气原理

散热风扇电路由以下三部分组成：

1.4.1控制部分：由霍尔磁效应开关，电晶体，电阻等元件构

成。其功能为控制定子线圈线阻电流方向的变化。

1.4.2 电机绕组部分：由矽钢片、漆包线、上下绝缘架组成。其中矽钢片的功能是负责磁极导出方向，

以确定N 、S 的强弱，

而绕组决定磁力线的方向，控制信号，不断改变线组极性，推

动磁框运转，达到做功的目的。

1.4.3 固定磁场部分：由胶磁提供固定磁场，与线圈的交变磁

场相互作用，产生力矩。

第二章、 风扇技术术语

1、主要性能参数的确定

风扇的主要性能参数包括流量、压力、转速、电性特征、气体介质等。参数的具体项目见下表：

散热风扇性能参数的确定项目

2、散热风扇应用环境的确定

在设计制造风扇时，应明确标明风扇应用环境的大气压力、环境温度及气体成分。

3、流量、转速与风速

3.1流量

所谓的流量是将风扇出气量按照其进气状态换算而得的结果，通风机单位时间吸入的空气流量称为空气量，通常以Q（M3/min）为单位表示，流量也称气体量，在散热风扇应用中，又称为风量。因气体依其压力、温度而改变体积，所以提到出气量时，必须标记该状态下空气的压力和温度。

风量一般指空气吸入量，在散热风扇中，常以M3/min、CFM（立方英尺）来表示风量，有时也以质量m按KG/S来表示。

标准状态空气是指：温度20℃、大气压760mmHg，湿度65%的空气。基准状态空气是指：温度0℃、大气压760mmHg,温度0%的空气。3.2转速

转速是指风扇在1min内转动的圈数。转速与电机饶线匝数、线径、扇叶叶轮与底径、叶片形状及所用轴承等因素有关，转速增大，风量相应增大。因此，即使风扇外形规格相同，但若以上转速影响因素中的其他任一因素不同，都可能导致风扇风量不同的情形发生，因而扇叶的整体设计异常重要。

转速值的大小，在一定程度上代表了风量的大小，在条件一定时，转速越大，则噪音及振动会相应加大，因此，在风量满足降温需求的情况下，应尽量使用低转速风扇，即以最低需求量为设计原则。一般转速大小为：5010风扇5000RPM；5015为4500RPM；6015风扇为4000RPM。风扇转速可通过起动电脑时BIOS测试，或通过其他主板自带的监控软件测试，也可通过转速测试仪测试，。前两种方式要求风扇必须支持主板测速功能。

3.3风速

风速一般指气流流经某一平面的速度。

平面速度是气流通过整个平面的气体运动速度。

平面速度一定时，扇叶叶轮外径越大，通风面积越大，风量则越大。平面速度由转子的转速和风压决定。通风面积一定时，平面速度越大，风量越大。

4、风压

为进行正常通风，需要克服送风行程阻力，风扇必须产生出压力克服阻力使气流流动，这就是风压。风扇的压力分为静压、动压、全压三种形式。其中，克服前述送风阻力的压力为静压；把气体流动中的所需动能转换成压力的形式为动压，实际中，为实现送风的目的，就需要有静压和动压。

5、启动电压，工作电流与耗电量

启动电压意即风扇最低运转工作电压，是指当突然通电后，能够使风扇启动的最小电压，启动电压是比较风扇优劣的一项特性。CPU风扇

额定电压为12V，启动电压一般为7V以下。因主板提供的电压可能会不稳定，若启动电压越低，与额定电压12V的间距就越大，代表CPU风扇可操作的范围就越广，这样就可以确保在电压不稳时，能够在低压激活并启动风扇。启动电压值的大小可借助万用表等检测工具测出。通常静摩擦系数较低的风扇，配合较低工作电压的霍尔IC才能使风扇在低电压启动。

工作电流是风扇正常运转时输出电流。风扇工作电流越低，不仅减小耗电，而且是风扇马达发热量减小，可增加风扇的使用寿命，对于含油风扇而言，还可减慢润滑油的挥发，因此电流越低，风扇可靠度越高，当输送的风量与风压不变的条件下，采用的风扇电流越低，轴功率则越小，而实际传递给气体的功率不变，风扇效率就越高，风扇的工作电流可用电流表来检测出来。

第三章、散热片材质介绍

在风扇的实际工作中，散热片和风冷往往要并肩作战，散热片负责传导热量，把集中的热量扩散到自己身上，风扇转动利用气流再把热量带走。

散热片的散热能力主要由材质的导热性，散热片接触空气的面积决定。

3.1 散热片的常用材质