阿昆谈DFM分享交流：电子产品的PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产管理、生活工作感悟等相关内容。

一、风扇调速设计的背景

对于一款风冷的电子产品，风扇的作用是为了在当机器内部热量较大时还能保证设备在工作温度区间保持散热安全，比如一款用于学校的中控设备，它的设计温度范围是≦40℃为标准设计，那么系统的散热需要保证其在40℃以下的环境能正常工作。但是，在学校，中控产品不可能一直工作在40℃的环境温度，也不可能从早到晚的持续工作，也不可能一直高负荷的工作。

基于以上情况，没必要让风扇一直在进行高速运转。因为风扇是一个内部有机械轴承的动件，转动就会带来噪音（异响）、产生灰尘、影响寿命，这不是用户所希望的，

为此，需要让风扇在机箱内温度较高的时候可以自动检测到并高速转动散热、温度较低的时候适当降低速来散热、待机工作温度更低时甚至可以直接停转，这样让风扇可以根据温度情况智能调节转速，在满足散热 的同时又减少了风扇的运行时间，最终可以保证产品质量和用户体验，时就需要对风扇进行调整设计。

我们平时接触的如笔记本、服务器、工作站等，我们会发现里面的风扇有时会“呼呼”的直吹风，有时又较安静，有时甚至无声音，这就是电子产品内部有对风扇进行了调速设计。

二、风扇调速的三大作用

1、降低产品噪音：同一风扇，转速越低，噪音越小，用户体验越好。

2、延长风扇寿命：风扇内部的轴承是核心部件，转速低，磨损小，异音小、寿命才可提长。

3、减少内部灰尘：风速降低，空气扰动小，产品内积灰速度下降，降低灰尘堆积引发电气性能问题时间和机率。

三、风扇调速设计的过程与条件

Ø调速过程

Ø调速条件

条件1：散热风扇本身具备调整功能

调速风扇是内部有调速电路，根据外面给的控制信号进行调整转速，一般以4线居多，不可调风扇为2线。

条件2：设备中有温度传感器

温度传感器的作用是为了知道设备内有多少温度，以便合理的调用相对应的程序来启动对应的风扇转速，传感器一般会设计一个或多个在电路板或设备内某个关键位置，有的是基于芯片本身传感器，也有外置传感器。

条件3：有对应的控制程序逻辑

程序一般写在控制电路CPU内，如单片机，主要是风扇转速与温度之间关系。

3.1可调风扇介绍

根据转速检测和控制方式不同，散热风扇目前主要分为两线风扇、三线风扇、四线风扇。

1、两线风扇：两根红黑线为电源正负极，通电就全速运转

可以通过电源电压降低、升高来改变转速，但是电压必需在其标称的范围内，过高会烧毁风扇，过低，直接停转。因不精准也不方便，几乎很少这样调整。

2、三线风扇：除了红黑供电线，还有一根为信号输出线（输出风扇转速信息）

信号线为输出线，将风扇的转速或是否停转等信息输出给CPU检测用于显示，如用户可查看转动是否正常。该风扇也可以同两线风扇一样进行工作电压调整来调整转速，但缺点也同二线一样，也很少用。

3、四线风扇：除了红黑供电电源线、信号输出线，还有一根信号输入线

除了具备二三线风扇的功能，新增加的输入信号线，则是通过外部（如单片机0产生的PWM脉冲信号来控制风扇转速，不同占空比对应不同转速，可以较为精准的控制转速，也可以读取当前风扇转速。此常用选择。

以下是某品牌的一个四线风扇的转速侦测说明

3.2关于反馈温度的传感器

温度传感器就是用来检测设备内的温度或某重要器件的温度，然后将模拟温度值转换成数字信号给到CPU识别处理，以便告诉控制电路是否因为温度过高还是过度，需不需要调整转速，或是全速运转还是停传。一般会分为几种类型的传感器：

3.3设备中需有的调速程序（温度与转速的的逻辑对应关系)

设备中有设计对应的调速软件程序，这个程序写入在CPU（如单片机、FPGA等），针对温度传感器所测温度进行相应的风扇转速控制。一般包括6种转速与参考温度间的关系，如多少温度时，风扇该如何运行让风扇有多种状态运行，让其始终转动在最合量的温度区间，不快也不慢，同时保证散热效果。这样也最大程度延长使用寿命和减少灰尘。

以上逻辑关系供参考，实际设计中，开发人员可结合实际情况进行调整。原则上一些简单的产品不用把转速调速方案搞的太过于复杂 ，简单为好，对于一些精细化设计的产品，可以把调速方案设计的精细化点。