Компьютерный вентилятор

редактировать
Трехмерное изображение шести 80-миллиметровых вентиляторов, тип вентилятора, обычно используемый в персональных компьютерах (иногда как комплект, или смешанный с вентиляторами других размеров) 30-миллиметровый (1,2 дюйма) вентилятор для ПК, лежащий на одном из вентиляторов размером 250 мм (9,8 дюйма)

A компьютерный вентилятор - это любой вентилятор внутри компьютерного корпуса или прикрепленного к нему, используемого для активного охлаждения. Вентиляторы используются для втягивания более холодного воздуха в корпус снаружи, вывода теплого воздуха изнутри и перемещения воздуха через радиатор для охлаждения конкретного компонента. В компьютерах используются как осевые, так и иногда центробежные (нагнетательные / с короткозамкнутым ротором) вентиляторы. Компьютерные вентиляторы обычно бывают стандартных размеров, для их питания и управления используются 3- или 4-контактные разъемы вентилятора.

Содержание
  • 1 Использование охлаждающего вентилятора
  • 2 Области применения
    • 2.1 Вентилятор корпуса
    • 2.2 Вентилятор блока питания
    • 2.3 Вентилятор ЦП
    • 2.4 Вентилятор видеокарты
    • 2.5 Вентилятор чипсета
    • 2.6 Охлаждение жесткого диска
    • 2.7 Для разных целей
    • 2.8 Для других целей
  • 3 Физические характеристики
    • 3.1 Размеры
    • 3.2 Скорость вращения
    • 3.3 Давление и расход воздуха
    • 3.4 Типы подшипников
    • 3.5 Разъемы
  • 4 Альтернативы
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки
Использование охлаждающего вентилятора

В то время как в более ранних персональных компьютерах можно было охлаждать большинство компонентов, используя естественную конвекцию (пассивное охлаждение ), многие современные компоненты требуют более эффективного активного охлаждения. Для охлаждения этих компонентов используются вентиляторы, отводящие нагретый воздух от компонентов и втягивающие в них более холодный воздух. Вентиляторы, прикрепленные к компонентам, обычно используются в сочетании с теплоотводом для увеличения площади нагреваемой поверхности, контактирующей с воздухом, тем самым повышая эффективность охлаждения. Управление вентилятором не всегда происходит автоматически. BIOS компьютера (базовая система ввода / вывода) может управлять скоростью встроенной системы вентиляторов компьютера. Пользователь может даже дополнить эту функцию дополнительными компонентами охлаждения или подключить ручной контроллер вентилятора с ручками, которые устанавливают вентиляторы на разные скорости.

На рынке IBM PC-совместимых компьютер Блок питания (БП) почти всегда использует вытяжной вентилятор для отвода теплого воздуха из БП. Активное охлаждение ЦП начало появляться на Intel 80486, а к 1997 году стало стандартом для всех настольных процессоров. Вентиляторы корпуса или корпуса, обычно один вытяжной вентилятор для отвода нагретого воздуха сзади и, возможно, всасывающий вентилятор для втягивания более холодного воздуха через переднюю часть, стали обычным явлением с появлением Pentium 4 в конце 2000 года. 82>

Приложения
Осевой компьютерный вентилятор 80 × 80 × 25 мм

Корпусный вентилятор

Вентиляторы из корпуса компьютера - передний и задний

Вентиляторы используются для перемещения воздуха через корпус компьютера. Компоненты внутри корпуса не могут эффективно рассеивать тепло, если окружающий воздух слишком горячий. Вентиляторы корпуса могут быть размещены в качестве приточных вентиляторов, втягивающих более холодный внешний воздух через переднюю или нижнюю часть корпуса (где он также может втягиваться через внутренние стойки жестких дисков), или вытяжных вентиляторов, вытесняющих теплый воздух через верх или зад. Некоторые корпуса ATX в корпусе Tower имеют одно или несколько дополнительных вентиляционных отверстий и точек крепления на левой боковой панели, где можно установить один или несколько вентиляторов для подачи холодного воздуха непосредственно на компоненты материнской платы и платы расширения, которые являются одними из самых больших источники тепла.

Стандартные осевые вентиляторы с корпусом имеют ширину и длину 40, 60, 80, 92, 120, 140, 200 и 220 мм. Поскольку корпусные вентиляторы часто являются наиболее заметной формой охлаждения на ПК, широко доступны декоративные вентиляторы, которые могут освещаться светодиодами, изготовленными из УФ -реактивного пластика и / или покрытые декоративными решетками. Декоративные вентиляторы и аксессуары популярны у мододелов корпусов. Воздушные фильтры часто используются над приточными вентиляторами, чтобы предотвратить попадание пыли в корпус и засорение внутренних компонентов. Радиаторы особенно уязвимы к засорению, поскольку изолирующий эффект пыли быстро ухудшает способность радиатора рассеивать тепло.

Вентилятор блока питания

Хотя блок питания (БП) содержит вентилятор, за некоторыми исключениями, его нельзя использовать для вентиляции корпуса. Чем горячее поступающий в блок питания воздух, тем горячее становится блок питания. При повышении температуры БП проводимость его внутренних компонентов уменьшается. Пониженная проводимость означает, что блок питания преобразует большую часть входящей электрической энергии в тепловую (тепло). Этот цикл повышения температуры и снижения эффективности продолжается до тех пор, пока блок питания не перегреется или его охлаждающий вентилятор не начнет вращаться достаточно быстро, чтобы обеспечить достаточное снабжение блока питания сравнительно холодным воздухом. В современных ПК блок питания в основном монтируется снизу и имеет собственные впускные и выпускные отверстия, предпочтительно с пылевым фильтром на впускном отверстии.

Вентилятор ЦП

Файл: Вентилятор процессора Thermalright Le Grand Macho RT работает - 2018-05-20.webm Воспроизведение мультимедиа Вентилятор ЦП Thermalright Работает Le Grand Macho RT.

Используется для охлаждения ЦП (центрального процессора) радиатор. Для эффективного охлаждения концентрированного источника тепла, такого как крупномасштабная интегральная схема, требуется радиатор, который может охлаждаться вентилятором; использование одного только вентилятора не предотвратит перегрева маленькой микросхемы.

Вентилятор видеокарты

A PCI Express 3.0 × 16 видеокарта, с использованием двух вентиляторов для охлаждения

Используется для охлаждения радиатора графического процессора или памяти на видеокартах. Эти вентиляторы не были необходимы на старых картах из-за их низкого рассеяния мощности, но большинству современных видеокарт, предназначенных для 3D-графики и игр, требуются собственные специальные вентиляторы. Некоторые карты с более высокой мощностью могут выделять больше тепла, чем ЦП (рассеивая до 350 Вт), поэтому эффективное охлаждение особенно важно. С 2010 года видеокарты выпускаются либо с осевыми вентиляторами, либо с центробежными вентиляторами, также известными как нагнетательные, турбо или беличьи вентиляторы.

Вентилятор чипсета

Используется для охлаждения радиатора северного моста материнской платы чипсета ; это может потребоваться, если системная шина значительно разогнана и рассеивает больше энергии, чем обычно, но в противном случае может быть ненужным. По мере того как в центральный процессор интегрируются все больше функций набора микросхем, роль набора микросхем снижается, а также снижается тепловыделение.

Охлаждение жесткого диска

Вентиляторы можно устанавливать рядом с жестким диском или на нем в целях охлаждения. Жесткие диски могут со временем выделять значительное количество тепла и являются термочувствительными компонентами, которые не должны работать при чрезмерных температурах. Во многих случаях достаточно естественного конвективного охлаждения, но в некоторых случаях могут потребоваться вентиляторы. Сюда могут входить -

  • жесткие диски с более быстрым вращением и большим тепловыделением. (По состоянию на 2011 год менее дорогие диски вращались со скоростью до 7200 об / мин; диски со скоростью 10 000 и 15 000 об / мин были доступны, но выделяли больше тепла.)
  • Большие или плотные массивы дисков (включая серверные системы, в которых диски обычно плотно монтируются)
  • Любые диски, которые из-за корпуса или другого положения, в котором они установлены, не могут легко охлаждаться без вентилируемого воздуха.

Многоцелевые функции

Небольшой нагнетательный вентилятор используется для направления воздуха через ноутбук кулер процессора компьютера.

Вентилятор корпуса может быть установлен на радиаторе, прикрепленном к корпусу, одновременно работая для охлаждения рабочей жидкости устройства жидкостного охлаждения и вентиляции корпуса. В ноутбуках один вентилятор часто охлаждает радиатор, подключенный к процессору и графическому процессору с помощью тепловых трубок. В игровых ноутбуках и мобильных рабочих станциях можно использовать два или более мощных вентилятора. В серверах , монтируемых в стойку, один ряд вентиляторов может работать для создания потока воздуха через корпус спереди назад, который направляется через пассивные воздуховоды или кожухи через радиаторы отдельных компонентов.

Другие цели

Вентиляторы реже используются для других целей, таких как:

  • Радиатор с водяным охлаждением отводит много тепла, а вентиляторы радиатора имеют большое статическое давление (в отличие от вентиляторы корпуса с мощным потоком воздуха) для отвода тепла.
  • В корпусе портативных компьютеров нет больших отверстий для выхода теплого воздуха. Ноутбук может быть помещен на кулер - что-то вроде поддона со встроенными вентиляторами - для обеспечения надлежащего охлаждения.
  • Некоторые высокопроизводительные машины (включая множество серверов) или, когда требуется дополнительная надежность, другие микросхемы, такие как Контроллер SATA / SAS, высокоскоростные сетевые контроллеры (40 Гбит / с Ethernet, Infiniband ), коммутаторы PCIe, карты сопроцессоров (например, некоторые Xeon Phi), некоторые микросхемы FPGA, Южные мосты также активно охлаждаются радиатором и выделенным вентилятором. Они могут быть на самой основной материнской плате или как отдельная дополнительная плата, часто через карту PCIe.
  • Вентилятор слота расширения - вентилятор, установленный в одном из PCI или Слоты PCI Express, обычно для дополнительного охлаждения видеокарт или карт расширения в целом.
  • Вентилятор оптического привода - некоторые внутренние устройства записи CD и / или DVD включают охлаждающие вентиляторы.
  • Вентилятор памяти - современная компьютерная память может выделять достаточно тепла, что может потребоваться активное охлаждение, обычно в виде небольших вентиляторов, расположенных над микросхемами памяти. Это особенно актуально, когда память разогнана или перенапряжена, или когда модули памяти включают активную логику, например, когда в системе используются модули DIMM с полной буферизацией (FB-DIMM). Однако при использовании более новых более низких напряжений, таких как 1,2 В DDR4, это требуется реже, чем раньше. В большинстве случаев модули памяти, расположенные рядом с ЦП, получают достаточное количество энергии. поток воздуха от корпуса или вентилятора процессора, даже если воздух от вентилятора процессора и радиатора теплый. Если основной ЦП имеет водяное охлаждение, этот небольшой поток воздуха может отсутствовать, и требуется дополнительная забота о некотором потоке воздуха в корпусе или отдельном охлаждении памяти. К сожалению, большинство модулей памяти не обеспечивают мониторинг температуры, чтобы легко ее измерить.
  • Высокомощные регуляторы напряжения (VRM), часто использующие импульсные блоки питания, выделяют некоторое количество тепла из-за потерь мощности, в основном силовой MOSFET и в катушке индуктивности (дроссель). Это, особенно в ситуациях разгона, требует активного охлаждающего вентилятора вместе с радиатором. Большинство полевых МОП-транзисторов будут правильно работать при очень высоких температурах, но их эффективность будет снижена и потенциально ограничен срок службы. Близость электролитических конденсаторов к источнику тепла значительно сократит их срок службы и приведет к все более высоким потерям мощности и возможному (катастрофическому) отказу.
Физические характеристики

Из-за низкого давления, большого объема воздуха потоки, которые они создают, большинство вентиляторов, используемых в компьютерах, относятся к типу осевого потока ; центробежные и поперечные вентиляторы типа. Двумя важными функциональными характеристиками являются воздушный поток, который может перемещаться, обычно выражаемый в кубических футах в минуту (CFM), и статическое давление. Значение громкости звука в децибелах также может быть очень важным для домашних и офисных компьютеров; вентиляторы большего размера обычно работают тише для того же CFM.

Многие геймеры, модификаторы корпусов и энтузиасты используют вентиляторы с цветными светодиодами. Также доступны разноцветные вентиляторы.

Размеры

Размеры и монтажные отверстия должны соответствовать оборудованию, в котором используется вентилятор. Обычно используются вентиляторы с квадратной рамой, но также используются и круглые рамки, часто для того, чтобы можно было использовать вентилятор большего размера, чем позволяют монтажные отверстия (например, 140-миллиметровый вентилятор с отверстиями для углов квадратного 120-миллиметрового вентилятора). Ширина квадратных вентиляторов и диаметр круглых обычно указываются в миллиметрах. Указанный размер - это внешняя ширина вентилятора, а не расстояние между монтажными отверстиями. Общие размеры включают 40 мм, 60 мм, 80 мм, 92 мм, 120 мм и 140 мм, хотя 8 мм, 17 мм, 20 мм, 25 мм, 30 мм, 35 ​​мм, 38 мм, 45 мм, 50 мм, 70 мм. Также доступны размеры мм, 200 мм, 220 мм, 250 мм и 360 мм. Высота или толщина обычно составляет 10 мм, 15 мм, 25 мм или 38 мм.

Обычно квадратные вентиляторы 120 мм и 140 мм используются там, где предъявляются высокие требования к охлаждению, например, для компьютеров, используемых для игр, и для более тихой работы на более низких скоростях. Вентиляторы большего размера обычно используются для охлаждения корпуса, процессоров с большим радиатором и блока питания ATX. Квадратные вентиляторы 80 мм и 92 мм используются в менее требовательных приложениях или там, где не подходят более крупные вентиляторы. Меньшие вентиляторы обычно используются для охлаждения процессоров с небольшим радиатором, блока питания SFX, видеокарт, северных мостов и т. Д.

Размеры вентиляторов и соответствующее расстояние между отверстиями для винтов:

  • Размер вентилятора 40 мм - 32 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 50 мм - 40 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 60 мм - 50 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 70 мм - 60 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 80 мм - 71,5 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 92 мм - 82,5 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 120 мм - 105 мм между отверстиями под винты
  • Размер вентилятора 140 мм - 124,5 мм между отверстиями для винтов
  • Размер вентилятора 200 мм - 154 мм между отверстиями под винты
  • Размер вентилятора 220 мм - 170 мм между отверстиями под винты

Скорость вращения

Скорость вращения (указывается в оборотов на минута, об / мин) вместе со статическим давлением определяют расход воздуха для данного вентилятора. Если шум является проблемой, более крупные вентиляторы с медленным вращением работают тише, чем меньшие и более быстрые вентиляторы, которые могут перемещать тот же воздушный поток. Было обнаружено, что шум вентилятора примерно пропорционален пятой степени скорости вентилятора; уменьшение скорости вдвое снижает уровень шума примерно на 15 дБ. Осевые вентиляторы могут вращаться со скоростью до 23000 об / мин для меньших размеров.

Вентиляторы могут управляться датчиками и схемами, которые снижают скорость при невысокой температуре, что приводит к более тихой работе, более длительный срок службы и более низкое энергопотребление по сравнению с вентиляторами с фиксированной скоростью. Срок службы вентилятора обычно указывается исходя из предположения, что он работает на максимальной скорости и при фиксированной температуре окружающей среды.

Давление и поток воздуха

Вентилятор с высоким статическим давлением более эффективен при нагнетании воздуха через ограниченные пространства, такие как зазоры между радиатором или радиатором; Статическое давление более важно, чем поток воздуха в CFM при выборе вентилятора для использования с радиатором. Относительная важность статического давления зависит от степени, в которой воздушный поток ограничен геометрией; статическое давление становится более важным по мере уменьшения расстояния между ребрами радиатора. Статическое давление обычно указывается в мм рт. Ст. Или мм H 2 O.

Типы подшипников

Тип подшипников, используемых в вентиляторе, может влиять на его производительность и уровень шума. В большинстве компьютерных вентиляторов используются подшипники одного из следующих типов:

  • Подшипники скольжения используют две поверхности, смазанные маслом или консистентной смазкой в ​​качестве фрикционного контакта. В них часто используются пористые спеченные втулки для самосмазки, требующие лишь нечастого обслуживания или замены. Подшипники скольжения менее долговечны при более высоких температурах, так как контактные поверхности изнашиваются, а смазка высыхает, что в конечном итоге приводит к поломке; однако срок службы аналогичен сроку службы шарикоподшипников (обычно немного меньше) при относительно низких температурах окружающей среды. Подшипники скольжения могут с большей вероятностью выйти из строя при более высоких температурах и могут плохо работать при установке в любом положении, кроме вертикального. Типичный срок службы вентилятора с подшипником скольжения может составлять около 30 000 часов при 50 ° C. Вентиляторы с подшипниками скольжения обычно дешевле вентиляторов с шарикоподшипниками и тише на более низких оборотах в начале своей эксплуатации, но могут становиться шумными с возрастом.
  • Винтовые подшипники похожи на подшипники скольжения, но являются тише и имеют почти такой же срок службы, как шариковые подшипники. Подшипник имеет спиральную канавку, которая перекачивает жидкость из резервуара. Это позволяет безопасно устанавливать их с валом в горизонтальном положении (в отличие от подшипников скольжения), поскольку перекачиваемая жидкость смазывает верхнюю часть вала. Перекачивание также обеспечивает достаточное количество смазки на валу, снижая уровень шума и увеличивая срок службы.
  • Гидравлические подшипники (или «Гидравлический динамический подшипник», FDB) имеют преимущества почти бесшумной работы и большого ожидаемого срока службы (хотя и не длиннее шариковых подшипников), но, как правило, дороже.
  • Шарикоподшипники : хотя обычно они дороже, чем подшипники с жидкостными подшипниками, вентиляторы с шарикоподшипниками не имеют тех же ограничений ориентации, что и вентиляторы с подшипниками скольжения, более долговечны при более высоких температуры и тише, чем вентиляторы с подшипниками скольжения, при более высоких скоростях вращения. Типичный срок службы вентилятора с шариковыми подшипниками может составлять более 60 000 часов при 50 ° C.
  • Магнитные подшипники или магнитные подшипники, в которых вентилятор отталкивается от подшипника под действием магнетизма.

Разъемы

Трехконтактный разъем на вентиляторе компьютера

Для вентиляторов компьютеров обычно используются следующие разъемы:

Трехконтактный разъем Molex семейства KK
Этот разъем Molex используется при подключении вентилятора к материнской плате или другой плате. Это небольшой, толстый, прямоугольный линейный гнездовой разъем с двумя поляризационными выступами на самом внешнем крае одной длинной стороны. Штифты квадратные с шагом 0,1 дюйма (2,54 мм). Три контакта используются для заземления, питания +12 В и сигнала тахометра. Каталожный номер розетки Molex: 22-01-3037. Номер детали Molex отдельных обжимных контактов: 08-50-0114 (луженые) или 08-55-0102 (полузолотые). Соответствующий номер детали Molex для разъема печатной платы: 22-23-2031 (луженая) или 22-11-2032 (позолоченная). Также требуются соответствующий инструмент для зачистки проводов и обжимные инструменты.
Четырехконтактный разъем Molex KK, семейство
Это специальный вариант разъема Molex KK с четырьмя контактами, но с функциями блокировки / поляризации трех -контактный разъем. Дополнительный вывод используется для сигнала широтно-импульсной модуляции (PWM), чтобы обеспечить управление переменной скоростью. Их можно подключить к 3-контактным разъемам, но они потеряют контроль скорости вентилятора. Артикул розетки Molex: 47054-1000. Каталожный номер отдельных обжимных контактов Molex - 08-50-0114. Каталожный номер Molex на заголовке: 47053-1000.
Четырехконтактный разъем Molex
Этот разъем используется при подключении вентилятора напрямую к источнику питания. Он состоит из двух проводов (желтый / 12 В и черный / заземление), ведущих к большому линейному четырехконтактному соединителю Molex с разъемом «папа-мама». Это тот же разъем, который использовался на жестких дисках до того, как SATA стал стандартом.
Трехконтактный разъем Molex, семейство PicoBlade
Этот разъем используется с вентиляторами ноутбука или при подключении вентилятора к видеокарте.
Фирменный разъем Dell
Этот фирменный разъем Dell представляет собой расширение простого трехконтактного гнездового разъема IC путем добавления двух выступов в середине разъема с одной стороны и фиксирующего язычка. с другой стороны. Размер и расстояние между гнездами контактов идентичны стандартному трехконтактному гнездовому разъему IC и трехконтактному разъему Molex. В некоторых моделях белый провод (датчик скорости) находится посередине, тогда как для стандартного 3-контактного разъема Molex белый провод требуется в качестве контакта №3, поэтому могут возникнуть проблемы совместимости.
Альтернативы

Если вентилятор нежелателен из-за шума, надежности или окружающей среды, есть несколько альтернатив. Некоторых улучшений можно добиться, исключив все вентиляторы, кроме одного в блоке питания, который также забирает горячий воздух из корпуса.

Системы могут быть спроектированы так, чтобы использовать только пассивное охлаждение, уменьшая шум и устраняя движущиеся части, которые могут выйти из строя. Этого можно достичь с помощью:

  • естественной конвекции охлаждения: тщательно спроектированные, правильно ориентированные и достаточно большие радиаторы могут рассеивать до 100 Вт только за счет естественной конвекции
  • Тепловые трубки для отвода тепла корпуса
  • Пониженное напряжение или понижение частоты для уменьшения рассеиваемой мощности
  • Погружное жидкостное охлаждение, помещающее материнскую плату в неэлектропроводную жидкость, обеспечивает отличное конвекционное охлаждение и защищает от влажность и вода без радиаторов или вентиляторов. Особое внимание следует уделять совместимости с клеями и герметиками, используемыми на материнской плате и микросхемах. Это решение используется в некоторых внешних средах, таких как беспроводное оборудование, находящееся в дикой природе.

Другие методы охлаждения включают:

См. Также
На Wikimedia Commons есть носители, связанные с охлаждающими вентиляторами компьютера.
Справочная информация
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-15 08:34:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте