散热风扇

六个80 mm散热扇的3D图，这类风扇是个人电脑中常用的风扇（有时会使用一组，或是和其他不同尺寸的风扇混合使用
adj=on的PC风扇，下方的是abbr=on的风扇散热扇（Computer fan）或散热风扇是冷却电脑机箱的风扇，可以在机箱内或外，会将较冷的空气带到机箱内部，将内部较热的空气排出，让空气通过散热片冷却其他零件。电脑中常用axial fan，有时用centrifugal fan。散热扇有一些标准尺寸，会用3针或4针的风扇电子连接器供电控制。近年除了改进了噪音与耗电等基本功能外，还演变出造型多样且有灯光效果的散热扇。

**用风扇作为电脑散热方式**
最早期的个人电脑用自然对流（无动力制冷）散热，现代的电脑则用更有效方法的散热。为了冷却当中的零件，风扇会将电脑中的热空气排出，并将冷空气抽入电脑中。若是整合在零件上的风扇，一般会结合散热片，以增加零件散热时和空气接触的面积，增加散热效果。不一定会控制风扇。电脑的BIOS（基本输入／输出系统）会控制电脑内建风扇的速度。使用者可透过额外的冷却模组补充此功能，也可加上手动风扇控制器及改变风扇转速的旋钮。
在IBM PC兼容机市场，电脑的电源供应器（PSU）都会用排风扇来排出电源供应器中的热空气。中央处理器的主动散热零件最早是在Intel 80486出现的，在1997年开始成为所有桌上型电脑的标准，自从2000年代后期使用奔腾4后，其机箱风扇（Chassis fan）多半会是排风扇，会放在机箱的后方，可以将热空气排到机箱外，有些也会有一个选配的进气风扇，在前方将冷空气抽入机箱内。

**应用**
80×80×25 mm的轴流散热扇
运作中的散热扇

**机壳风扇**
电机机壳风扇，置于前方及后方
风扇可以将机壳中的空气流通。若机内温度过高，机内的零件散热效果会变差。机壳风扇可以是进气风扇，将外界空气抽进机壳内部的（有些可能会装在硬碟架上），也可以是排气扇，将温热的空气从上方或后方排出机壳外部。有些ATX规格的机壳在机壳左方有一个或是多个的通风孔及固定孔，可以装一个或是多个风扇，直接将冷空气吹向主机板及扩充卡（电脑内最大的发热源）。
标准轴向机壳风扇的宽度或长度多半是40, 60, 80, 92, 120, 140, 200或220毫米。机壳风扇是电脑上最容易让人看到的散热型式，因此有一些装饰用的风扇，上面可以装设发光二极管、也有些材质是紫外线反应性的塑胶，或是使用装饰格栅。若是进气风扇，会装设空气滤清器，避免灰尘进入机壳内部卡住内部零件。散热片特别容易受到灰尘卡住的影响，因为灰尘导热不好，会让散热片的散热效果迅速变差。

**电源供应器风扇**
电源供应器（PSU）多半都会有风扇，少有例外，不过这个风扇不是用来作机壳散热用。电源供应器的进气温度越高，电源供应器也就越热。当电源供应器的温度上升，其内部零件的电导率就会下降，因此电源供应器在供电过程中会将更多的能量转换为热能，使温度进一步上升。温度上升以及效率下降的恶性循环可能会使电源供应器过热，也有可能会因散热扇转的够快，使得温度较电源供应器低的空气可以帮电源供应器冷却。有些电源供应器会放在电脑的下方，有独立的进气及排气通道，进气通道可能还会加上防尘滤网。

**中央处理器风扇**
中央处理器风扇是用来冷却中央处理器（CPU）散热片用的风扇。针对集中性的热源（例如大型集成电路），用散热片可以有效的散热，配合风扇效果会更好。若没有用散热片，只用风扇可能无法避免晶片过热。

**显卡风扇**
PCI Express ×16 显卡，有两个冷却风扇
显卡风扇是用来冷却显卡上的图形处理器或记忆体，早期显卡功耗较低，不一定需要风扇冷却，但现代大部份支援3D绘图，或游戏专用显卡就要独立风扇。有些高功耗的显卡产生的热量甚至比中央处理器高（最高可到289瓦），因此有效的散热格外重要。2010年起的显卡可以用轴流扇或centrifugal fan散热。

**晶片组风扇**
晶片组风扇为主机板晶片组的北桥模组散热片散热。若系统汇流排有显著的超频，比正常情形产生的热还要多，会需要晶片组风扇散热，一般应用下，不需要晶片组的风扇。现在许多晶片组的功能都已整合到中央处理器中，其晶片组的重要性已下降，其发热量也随之降低。

**硬碟冷却**
冷却用的风扇可以装在硬碟附近，或装在风扇上。硬碟的发热量较大，而且是对温度敏感的设备，不能在过高温度下操作。硬碟在大部份情形下，用自然冷却即可散热，不过有些时候会需要散热扇，像是以下这些条件。- 高转速，发热量较大的硬碟。2011年较便宜的硬碟可以转到7,200 RPM，也有10,000到15,000 RPM的硬碟，但发热量就更大。- 大型或密集的硬碟阵列（包括伺服器系统，其硬碟多是密集安装）
也有一些硬碟因结构或位置关系，一定要用风扇散热。

**多用途风扇**
小型风扇，直接将空气吹到桌机电机CPU的散热片。
壳体风扇可以装在外壳上的散热器上，同步运作来让冷却装置中的工质冷却，并且让机壳通风。在笔记型电脑中，会有一个风扇帮散热片散热，而散热片和CPU、GPU之间是用热导管相连。在rack-mounted的伺服器内，会有一排风扇产生从前到后的气流，气流由被动管道或是导流罩引导到零件的散热片。

**风扇的其他用途**
风扇也可以用在以下的用途中，不过比较少见：- 水冷散热器会传送许多的热，而散热器的风扇有较大的静压（和机壳风扇强调高流量的特点不同），可以散热。- 笔记型电脑的机壳没有大开口可以让暖空气排出，因此笔记型电脑可以放在一个冷却器内（类似一个有内置风扇的托盘），让机壳可以冷却。- 一些高级的电脑（例如伺服器），或是需要高可靠度，像是SATA/SAS控制器、高速网路控制器（40Gbps Ethernet、InfiniBand）、PCIe网路切换器、协同处理器卡（例如Xeon Phi）、一些FPGA晶片及南桥晶片等，会用散热片以及特制的风扇来散热。这些设备可能是在主机板上，也可能是独立的一张机板，例如PCIe扩充卡。- 扩充槽风扇在PCI或PCI Express扩充槽上的风扇，一般是帮显卡或是其他扩充卡冷却。- 光碟机风扇有些内建光碟烧录器或是DVD烧录器会内建风扇。- 记忆体风扇现代的电脑记忆体发热量已经大到需要用风扇主动冷却，一般会在记忆体晶片上方装小型风扇。尤其适用于超频或是超电压的应用中，或是记忆体中有主动逻辑，例如FB-DIMM。不过新的记忆体使用电压较低，例如电压1.2 V的DDR4 SDRAM，比较不需要额外的散热date=2020年4月。多半记忆体的位置会接近CPU，因此也会因为CPU的风扇而让空气流动，就算流动的空气是温的，仍有散热效果。若主CPU是水冷的，就没有气流可以让记忆体散热，因此会需要风扇。不大部份的记忆体模组都没有温度监控功能。- 高功率的电压调节模组（VRM）一般会用切换式电源供应器，因为功率损失，会产生较多的热，主要是来自功率MOSFET及电感零件。若在超频应用的情形，更需要配合散热片主动散热。大部份的MOSFET在高温上可以正常运作，但效率较低，且寿命会受到影响。电解电容若邻近热源，其寿命会显著下降，而且其功率损失会渐渐变大，最后会不可逆的失效date=2020年4月。

**特性**
散热扇需要有低压力，高空气流量，大部份的电脑散热扇都会用轴流扇、离心扇或是横流风扇。其中有两个重要的功能规格，一个是可以带动的气流，会用立方英尺每分钟（CFM）表示，另一个则是Static pressure。若是家用或是办公室电脑的场合，风扇的音量也很重要，一般会用分贝表示，相同CFM的风扇，体积较大的风扇多半会比较安静。
有些玩家、机壳改装者会在风扇上加装彩色的LED灯，也有不同颜色的散热扇。

**尺寸**
散热扇的尺寸以及固定孔的位置需要搭配需安装风扇的设备。一般常用方形外框的风扇，不过有时也会使用圆形外框的风扇，有些圆形外框的风扇其固定孔可以配合较小尺寸的方形外框的风扇。尺寸的单位多半是mm，其单位是风扇外框的尺寸，不是固定孔之间的距离。常见的尺寸有40 mm、60 mm、80 mm、92 mm、120 mm、180 mm、200 mm及140 mm，有时也有
8 mm、17 mm、 20 mm、 25 mm、30 mm、35 mm、38 mm、 45 mm、50 mm、70 mm、 200 mm、220 mm、250 mm及360 mm大小的风扇。其高度（或是厚度）多半是10 mm、15 mm、25 mm或38 mm。
一般而言，方形外框，尺寸120 mm及140 mm的风扇主要是用在比较需要冷却能力的场合，例如电竞用电脑，或是为了噪音考量，风扇转速较低的场合。较大型的风扇一般是冷却机壳、有大型散热片的CPU以及ATX电源供应器。方形外框，尺寸80 mm及92 mm的风扇是用在比较不需要冷却能力的场合，或是无法使用较大风扇的应用。较小型的风扇一般是用来冷却有小型散热片的CPU、SFX电源供应器、显卡、北桥晶片等。
风扇的外框尺寸和固定孔尺寸的关系大致如下：
- 外框40mm：固定孔距离32mm。- 外框50mm：固定孔距离40mm。- 外框60mm：固定孔距离50mm。- 外框70mm：固定孔距离60mm。- 外框80mm：固定孔距离71.5mm。- 外框92mm：固定孔距离82.5mm。- 外框120mm：固定孔距离105mm。- 外框140mm：固定孔距离124.5mm。- 外框180mm：固定孔距离165mm。- 外框200mm：固定孔距离154mm。- 外框220mm：固定孔距离170mm。

**转速**
风扇的转速（单位为每分钟转速，RPM）以及风扇的静压决定了风扇的空气流量。若应用环境不适合太大的噪音，尺寸较大，转速较慢的风扇会比相同空气流量，但尺寸较小，转速较快的风扇要安静。风扇的噪音大约和转速的五次方根成正比，转速降低一半，噪音可以减少15分贝。较小尺寸轴流扇的最高转速可以到23,000 rpm。
风扇可以配合温度感测器以及电路决定转速，温度不高时降低转速，相较于固定转速的风扇，可以控制转速的风扇噪音较少、寿命较久、功耗也较少。风扇寿命一般是以最大转速在固定环境温度下运转的结果为准。
也有些风扇有速度感测器，可以感测实际的风扇转速，其他设备可以根据风扇转速感测器判断风扇是否正常运转，在异常运转时送出警告讯息。

**空气压力以及流量**
若需要让空气在受限区域中流动（例如在散热器或是散热片的间隙中流动），高静压的风扇会比较有效率。若配合散热片使用，散热扇产生生的静压比空气流量要重要的多。静压的重要程度和风流受到几何限制的程度有关。若散热片的鯺片之间的间隙变小，静压的重要性就会增加。静压的单位一般是mm Hg或mm H2O；空气流量的单位是CFM（每分钟几立方英呎）。

**轴承种类**
风扇中使用的轴承会影响其性能以及噪音。散热扇使用的轴承主要有以下几种：- 套筒轴承中有两面有油或是油脂润滑的表面，两面之间互相接触摩擦进行相对运动。表面多半会用多孔的烧结轴套，有自我润滑的作用，只需偶尔保养或更换。滑动轴承在高温下其接触表面容易磨损，而且油容易干掉，最终会导致轴承失效，因此高温下较不耐用。不过若温度较低时，滑动轴承的寿命大致和滚珠轴承相近（滑动轴承寿命可能比较短一点）。滑动轴承在高温下比较容易失效，若安装位置不是刚好和轴对正，有一些角度偏离，其效果会很差。滑动轴承在50 °C下的典型寿命是30,000小时。使用滑动轴承的风扇会比使用滚珠轴承的风扇要便宜，低速下，在其生命周期初期时会比较安静，但之后噪音可能会变大。- 来福轴承（Rifle bearings）类似套筒轴承，比套筒轴承安静，其寿命接近滚珠轴承。轴承中有螺旋槽，可以从油槽中泵取润滑油。因此可以在轴水平的情形下安全的安装，其润滑油会润滑轴的上方，这是和套筒轴承不同的地方。油泵也可以提供轴足够的润滑，降低噪音，因此可以延长寿命。- Fluid bearing，也称为流体动力轴承（Fluid Dynamic Bearing、FDB）的优点是在运作时几乎无声，其寿命较长（不过仍比滚珠轴承短），其缺点是价格昂贵。- 滚珠轴承的价格比液态轴承高，但滚珠轴承没有像套筒轴承安装方向的问题，在高温时更加耐用，在高转速下比套筒轴承安静。滚珠轴承在50 °C的典型寿命可以超过60,000小时。- Magnetic bearing（Magnetic bearing）也称磁浮轴承，是由磁力支撑轴承。

**连接器**
散热扇的三脚连接器
散热扇常用的连接器有以下几种：
 Molex KK系列的三脚连接器
 Molex connector可用在风扇连接主机板或是其他电路板时的场合。Molex连接器是小型、薄式的长方形母座，在长边外侧有一个识别方向性的锁固机构。针是正方形的，间隔是2.54毫米（0.1吋）。三个针脚分别是参考地点、12 V电源，以及转速表信号。
 Molex KK系列的四脚连接器
 这是Molex KK系列的延伸款，有四只针脚，方向性及锁固机构和三脚连接器类似。多的一只脚是提供风扇变速控制用的脉冲宽度调变（PWM）信号。
 四脚Molex连接器
 此连结器是用在风扇直接连接电源供应器的场合。包括二条线（黄色／12 V，黑色／参考地点），接到大的四针公对母Molex连接器。和使用SATA之前的硬碟电源线连接器相同。
 Molex PicoBlade系列的三脚连接器
Three-pin Molex connector PicoBlade family
 此连结器是用在笔电风扇或是将风扇接到显卡的场合。
 戴尔专用的连接器
 戴尔专用的连接器是从简单的三脚母座IC连接器为基础,在中间的一侧加上两个tab，另一侧加上锁定tab。其大小及间隔都和标准的三脚母座IC连接器相同。有些会在中间用白色的电线（速度讯号），而标准的Molex三脚连接器中，第三脚是白线，因此会有相容性的问题。

**其他方案**
有些应用因为噪音、可靠度或是环境因素，无法使用风扇，有一些其他的散热方式。若只保留电源供应器将热风排到机壳以外的虱扇，其他的风扇都不要，也有一些帮助。
散热系统可以设计只用被动冷却来散热，这样可以减少噪音，以及易损坏的可动件，这些作法有：- 自然对流冷却：若设计得当，正确安装，散热片够大，只用自然对流的散热量可以到100 W。- 加装热导管，让热排到机壳外面。- 降电压或是降频来降低发热量。- 电脑硬体冷却，将电脑置于非导电性的对流流体中，可以有良好的对流冷却，而且可以避免潮湿及水，也不需要散热片或是风扇。需要考量流体和主机板及CPU的黏胶及密封材质的相容性。这种对策会用在一些特殊场合中，例如放在野外的无线模组date=2020年4月。
其他冷却方式有- 水冷- 矿物油冷却- 液氮- 制冷，例如透过热电效应设备- Ionic wind冷却是正在研究中的技术。是用两个电极之间的空气电离来移除空气。这可以取代风扇，而且没有活动件，噪音也较小

**相关条目**
 Glossary of computer hardware terms- 风扇- centrifugal fan- 电脑散热- Computer fan control- Small form factor（SFF）- 电脑风扇软体：Argus Monitor及SpeedFan

**参考资料**

**外部连结**
  4-Wire PWM Controlled Fans Specification v1.3 - Intel-  3-Wire and 4-Wire Fan Connectors date=20151210174543  - Intel-  3-Wire date=20160613065820  and  4-Wire Fan Pinouts - AllPinouts-  How PC Fans Work (2/3/4-wire) - PCB Heaven-  Why and How to Control (2/3/4-wire) Fan Speed for Cooling Electronic Equipment date=20161013154930  - Analog Devices-  PWM Fan Controller project date=20111025104651  - Alan's Electronic Projects