【经验】从热设计角度谈谈散热风扇如何选型、摆放、风道设计

时间： 2023-06-16 来源：世强

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风扇作为风冷散热的核心部件，如何选型和摆放是个重要且关键的问题；目前电子产品里面涉及到的风扇主要是轴流风扇和鼓风机两种，前者风量高、风压低、噪音小，后者则基本相反：风压高、风量低、噪音相对较大，根据不同场合选择合适类型。在热设计时需要明确风扇的风量、风压和PQ曲线信息，以匹配合适的工作点。本文主要说一下如何针对这几个参数进行选择：

风扇选择大致按照以下步骤：确定周围结构以确定风扇尺寸→计算需求工作风量→分析系统风阻→匹配合适PQ曲线的风扇型号→仿真或者实测→不断优化。

工作风量按照如下公式：

Q=P/(∆T·ρ·Cp)

其中：Q:工作风量、P：热功耗、∆T：温升、ρ：空气密度、Cp：空气比热容

根据以上公式计算系统降温需要的工作风量（有效风量），也可以根据其他条件、计算系统温升或者热功耗。一般风扇的最大风量按照2倍的Q来取值，此时同步测试系统的风阻曲线，可用风洞测试仪（风量测试仪），得到的风阻曲线和风扇的PQ曲线相交，交点位于PQ曲线的2/3处左右时，初步表明风扇合适、再进行下一步仿真或者实测，根据结果进行优化，这样风扇选型基本完成。

风扇如何摆放是另一个问题，错误的位置不让风扇产生“有力使不出”的感觉：

1、如果是对局部进行冷却，则风扇正对器件吹即可；如果是箱体整体冷却，需要把风扇摆放在出风口位置，让风扇把风抽走

2、风扇摆放一般需要距离散热部件一段距离，可以按照扇框直径减去电机直径差值来决定，一定范围内波动

下面是风道设计和发热器件摆放应该注意的一些问题：

1、发热量较大的器件避免集中排列，尽量分散错开；增大发热量较大的电路板与周围电路板的间隔和距离

2、保障通风路径、尽量减小系统阻抗：处于边角的风扇因为风的涡流热量一直在边角打转，此时可以设置导风板引导气流方向

3、更改进风口面积，通过仿真得到最优的开孔率

4、外壳箱体风阻低，周围容易引起风量短路，此时需要在外壳周围加上导流板，让气流往发热部件周围流动；对于发热量较大的元件可以增加贴片散热器

5、如果有安装防尘网需求、尽量拉开和防尘网距离降低对风量影响；靠近墙体时，增加导风板以减小风阻

平台的flotherm可以为工程师提供仿真服务，通过预约即可进行相关的测试仿真、结果模拟，如有需要可以上平台咨询。

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