电源散热效果大比拼 大风扇VS小风扇

    电源散热是用大风扇还是小风扇呢？这个问题其实一直以来都是一个非常惹人争议的问题。在目前的电源零售市场中，顶置大风扇直吹散热电源占据了半壁江山。“12cm大风量静音风扇”这句话是一些电源品牌宣传是的必杀技，在这样的宣传攻势下，让许多消费者都误认为8cm的小风扇是将要out了的淘汰品。但是，不知大家是否思考过，大风扇为何一直没有被写入ATX标准？为什么品牌机市场仍然流行“淘汰级”小风扇？要知道很多著名品牌的拆机电源都是很优秀的。

    事实究竟是怎样呢？今天，笔者在论坛中发现一位网友非常详细的介绍了电源散热大风扇与小风扇的比较，下面就给大家细细道来吧。
   
    首先我们先了解一下小风扇和大风扇两种散热设计。

    1.小风扇设计（即后置8cm风扇）

    这是ATX电源最标准的设计，也常用在EPS服务器电源上。后置8cm风扇的散热方式如上图所示，在后置风扇形成的负压作用下，空气从前方栅格进入，沿与散热片平行的方向流经散热片和电容、电感、变压器等发热元件，最后被后置风扇抽出。在后置小风扇的设计中，散热片通常为全高尺寸，比较厚，大功率型号中常呈T形或L形。外壳侧面对应散热死角的位置一般留有开孔，使得空气从此进入冷却附近的元件，如位于一次侧的PFC电感、大电容等，位于二次侧的滤波电容等。通常来讲这种一点吸风多点进风的传统设计能为内部元件提供充分的散热，不容易造成散热盲区，散热片有充分的散热面积，在前后式通风设计的机箱中也与整体风道相协调。

 
    双层PCB结构的电源（上图）必须使用小风扇散热，其内部风道仍然是与散热片平行的。

    还有一种推拉式的小风扇设计（下图），这种设计在EPS电源上比较多，前置后置各一个8cm风扇分别负责向内吹风和向机箱外抽风。这种将EPS方案直接移植到发烧电源市场，个人觉得喙头多于实际意义。况且进风口风扇距离原件很近，较大的风阻肯定会增加该风扇的噪音。

    2.“大风车”设计（即顶置大风扇直吹）
    
    顶置大风扇直吹散热方式的优势在于大尺寸风扇带来的大风量和低转速，一般在中载以下可以取得比后置8cm风扇设计更低的噪音。（风扇距离出风口较远也是一个原因，但个人认为不是主要原因）
       
    但这种设计容易在风扇轴线和内角造成散热死区，气流在这些区域会形成旋涡，而沿着旋涡轴线方向气流并不流动，从而无法形成对流散热。

    另外，由于风扇靠近电源后端的部分距离出风口较接近，这部分风量在压差下大部分被直接排出电源外。为了改善“大风车”设计的散热效果，不少厂商在死区附近开孔（这会将热量排入机箱），或者在风扇上安装挡风片。

    3.两种设计的比较及结论
       
    风扇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。一般来说，风扇的噪音取决于风扇的转速，且没有很好的解决方法，除非将来使用无页风扇。
       
    边长8cm的风扇，转速约2000rpm即可获得不错的风量及很低的噪音，即便低于此转速也可保证尚可的风量，充分体现了大口径风扇的优势；进一步提高转速至约3000rpm，可获得相当不错的风量与风压，噪音仍然较低；转速超过5000rpm便可列入“暴力”扇之列，噪音急剧增加，挑战人耳的忍耐极限。
       
    边长12cm的风扇，转速约1200rpm即可获得不错的风量及很低的噪音，低于此转速虽然风量尚可，但风压较弱，所幸多用于液冷散热排等风道式散热片，用于计算机开关电源散热则对空气流动设计提出了一定要求；进一步提高转速至约1500rpm，即可获得较大的风量，噪音仍可接受；转速超过2000rpm，便可获得颇大的风量，风压尚可，碍于扇叶较大等不利条件，噪音会急剧增加。
       
    为了取得相同的风量，8cm风扇的转速肯定更高。大部分8cm风扇在2500转以内可以做到静音，并取得不错的风量和风压。风扇噪音与转速并不是简单的线性关系，而是在转速超过某一个值之后噪音明显增加。假如电源有比较高的效率，并使用优质的小风扇也一样可以静音。而大风扇由于轴线上有距离很近的障碍物，不少厂商还安装了挡风片，这些都会增加风扇噪音。
       
    综合看来，小风扇是最有利于电源内部散热的，而大风扇在较低转速下可以取得更低的噪音。满载时如果大风扇转速较快，在障碍物带来的风阻和严重的湍流作用下，噪音也会非常可观。
       
    至于厂商为什么要不遗余力地向大家推荐大风扇电源，其实很简单。风扇是电源当中唯一大家看得见的部件，成本很低，又可以提升卖相，何乐不为。而且大家又觉得大风扇一定能静音，有需求当然就有供给了。厂家设计产品，是把市场需求放在第一位的，并不是把产品本身放在第一位的。

    那么，有没有比现行的小风扇和大风扇更好的电源散热方法呢？
       
    我们来看一个大小风扇结合的例子。下图是一个顶置14cm+后置8cm的电源，但这种设计中两个风扇风量的控制，以及对散热效果的影响如何还不太清楚。个人觉得可能喙头的成分更多一些吧。

    再来看最近越来越多的无扇电源。无风扇电源通常是每家厂商零售产品中的高端，虽然瓦数不高，但典型负载到满载的效率要尽可能高，用料要耐受无扇工作下的高温条件，同时外壳也要有良好的散热条件。

    最后，我们应该如何选择产品呢？

    1.买大还是买小？不要纠结
       
    买电源更应关注电源性能，假如对风道没有特殊要求，风扇大小其实不必在意。大风扇也有噪音很大的产品，小风扇也有非常静音的产品。是否静音主要取决于厂商的温控策略。当然和风扇种类也有关系，见文后附上的介绍。

    2.考虑机箱风道
       
    如果是上置电源的机箱，大风车风扇可以及时吸走CPU的热量，但同时也会使自身温度升高；小风扇电源温度会低一些，而且可以避免机箱顶部存在气流死区。如果是下置电源的机箱，大风车风扇直接从机箱外进风，电源会非常凉快，有利于电源的稳定，延长使用寿命，但灰尘也会比较大；小风扇电源不会很凉快，但也不会成为吸尘器。有人喜欢将下置大风车电源反装，有兴趣的可以尝试一下。
   
    对于无扇电源，在正压风道的机箱内，大部分热量会排到机箱外；负压风道机箱内，大部分热量会排到机箱内。而且无扇电源的大量开孔会对机箱风道的设计带来一定的不便，需要特别注意。

    最后附上风扇介绍：
 
    常见品牌：ADDA（协禧）、SUNON（建准）、DELTA（台达）、YATE LOON（悦伦）、PROTECHNIC（MAGIC，永立）、EVERFLOW（鑫贺）、SUPERRED（千红）、SANYO DENKI（San Cooler或San Ace，三洋）、GLOBEFAN（ZAWARD）、NMB（美蓓亚）、Nidec（日电）、YOUNG LIN TECH（永林兴）、XFAN（欣瑞联）、T&T等。

    常见轴承介绍：

    含油轴承（Sleeve Bearing）：亦称自润轴承或油封轴承。由扇叶转子、马达定子和驱动回路等构成，借着轴芯与轴承之枢接，随着磁场感应而运转。其优点是结构简单、成本低廉、耐冲击，使用初期，润滑油均匀填充轴芯与轴套间的空隙，令转动平滑稳定，因而工作噪音很低，轴承磨损少。缺点是其噪音会随着润滑油的挥发耗损而增大；灰尘易被吸入马达核心而与轴承周围的润滑油混合成油泥，造成运转噪音，甚至卡死不转；轴承内径容易磨损，因此不适合高转速的“暴力型”风扇，也无法达到“长寿”的目标，寿命多在5000~8000小时。

    滚珠轴承（Ball Bearing）：有双滚珠轴承和单滚珠轴承之分。前者的风扇转轴套在上下两层有若干钢珠的轴承轴心中，配合弹簧使用，扇叶绕轴心转动时钢珠即跟着转动；后者则是滚珠轴承搭配油封轴承的方式，来降低双滚珠轴承风扇的成本和噪音量。双滚珠轴承阻力小、寿命长、耐冲击差，又因轴芯、滚珠、轴套间空隙较大，容易发生振动，还具有工作噪音大的不足之处。但由于磨损小，产品寿命很长，可达50000～100000小时。单滚珠轴承则是为了弥补双滚珠轴承成本高、噪音大等不足之处的折衷产物，采用其它形式轴承与一道滚珠轴承配合，对轴芯进行支撑。与滚珠轴承配合的轴承可选范围很大，从传统的含油轴承到磁悬浮轴承，目前都有产品可见，而使用较多的仍然是含油轴承与单道滚珠的组合。此种组合中，含油轴承只起小部分的支撑作用，磨损较单独工作中大幅减少；同时，还可减少双滚珠轴承产生的震动，降低工作噪音。 通常号称“单滚珠轴承”或“滚珠轴承”的风扇即采用此类单滚珠+含油的轴承，可兼顾寿命、成本与噪音。通常产品寿命根据与单滚珠搭配的轴承种类存在一定差距，一般在40000小时以上。

    来福轴承（Rifle Bearing）：酷冷至尊的专利产品，在传统含油轴承基础之上改进而成。来福轴承在轴芯表面增加了反向螺旋型的导油槽，旋转过程中令润滑油反向回流，减少损耗，并在底部设置储油槽，增加储油量，避免含油流失。改进后寿命较含油轴承有大幅提升，但成本仅小量增加，是延长风扇寿命的经济型解决方案。通常产品寿命可达40000小时以上。

    流体保护系统轴承（Hypro Bearing）：协禧（ADDA）的专利产品，同是在传统含油轴承基础之上进行多项改进而成。Hypro轴承所进行的改进包括： 1.减小轴芯与轴套间的接触面积； 2.增加了储油槽与循环油路系统； 3.采用硬度更高的新型合金作为轴承材料。 Hypro与液压轴承可谓殊途同归，两种设计各自采用了一些独到的改进措施，但精髓同为循环油路系统，各方面的表现也基本相当。通常产品寿命可达50000小时以上。

    磁悬浮轴承（Magnetic Bearing）：风扇工作时磁浮力吸住扇叶使风扇转子与定子之间保持一定的间隙，并成360°定轨定点稳定旋转。解决了传统马达风扇运转时的晃动与震动问题。同时，扇叶旋转是悬空的，轴心与轴承并无直接接触摩擦，故低噪音、耐高温、震动小、长寿命（50000小时左右）。另外，其防尘罩设计也可防止灰尘进入，且可隔绝部分噪音。因此说，磁悬浮轴承融合了含油轴承和滚珠轴承的优点，克服了其不足。AVC的液压轴承就是一种磁悬浮轴承。利用磁力悬浮结构配合高度油膜润滑，有效减小了运转的噪音、延长了风扇使用寿命。

    液压轴承（Hydraulic Bearing）：AVC专利产品，是在传统含油轴承基础之上进行多项改进而成的。液压轴承可以在保持甚至低于含油轴承噪音水平的同时达到双滚珠轴承的转速、工作温度与寿命。通常产品寿命可达50000小时以上。但AVC的扇子在电源中很少见到，紫标液压扇就更不可能了。

    汽化轴承(VAPO Bearing)：同样为含油轴承改进而来。所进行的改进包括： 1.轴芯表面及轴套内表面采用经特殊加工处理的材料，加强轴承表面硬度，使其更加耐磨、耐高温。 2.导入磁浮设计，令转子运行于固定轨道之上，减少晃动、摩擦。 3.省去了垫圈，油封等零件，使润滑油挥发所产生的气体可顺利排出，避免在内部凝结造成淤塞，气化轴承也正因此而得名。 由上述特点可以看出：VAPO轴承是结合了磁悬浮设计，在含油轴承基础上略加强化与简化的产物，并非独立技术，仍应归入磁悬浮轴承之列。

    纳米陶瓷轴承（NANO Ceramic Bearing）：其结构与含油轴承类似，由纳米级高分子材料与特殊添加剂（如陶瓷粉）充分融合、使用冲模及烧结工艺制成。具有坚固、光滑、耐磨、长寿（80000～100000小时）的特性。由于纳米陶瓷轴承的结构与传统油封轴承并无太大区别，制造工艺简单，但由于材料成本较高，最终价格偏高。

    介绍了这么多，不知道对广大的网友购买电源来说有没有帮助，其实道理很简答，不要盲目的随大流认为12cm的大风扇的效果一定是好的，也不要认为8cm的小风扇一定是效果不好的。我们应该根据自己的具体需求选择合适的电源。只选对的，不选贵的！

---

    机电频道官方微博已开通，加机电频道关注请点击>>> 

近期ZOL机电频道专题以及有奖活动
2011.8.15至2011.9.14	《长城龙骑兵机箱试用活动开启》
2011.8.9开始	《暑促今夏点燃技展侠系列199元半价》
2011.8.22至2011.9.16	《阿尔萨斯极速雷霆229元团购》
鑫谷雷诺塔G3机箱专题：极致走线至尊驾临 雷诺塔G3诠释进化美