由针脚的进化来看风扇的发展

由针脚的进化来看风扇的发展 　　“两只脚走路”的入门级风扇—一进一出最基本的回路

　　机箱里面最简单的风扇当然还是两根引线的那种，这种风扇多见于一些显卡、南北桥风扇，有时候一些简单的机箱风扇也使用这种最简单的设计。

风扇的电动机有正负极之分，因此在更换风扇时，一定要注意两条引线的颜色(黑色/0V，黄色/12V或红色/5V)

　　两针设计的好处是成本比较节省，所以多用在一些要求不高的场合；缺点是只能实现最简单的功能—让风扇转起来。这类风扇在使用时需要注意，尽管只有两个针脚，但是“正负极”是不能搞反的，否则风扇“倒吹风”会破坏原来的风道设计，散热效果将大打折扣(图1)。

　　“三足鼎立”的形成—转速监控功能的完善

　　虽然从理论上讲，两根引线已经可以让风扇“转”起来了，但是仍然面临一些很棘手的问题，比方说在某些比较重要的场合—如CPU散热器的风扇，一旦停转或者工作出现异常后果将十分严重，轻则当机/重启，重则导致核心在瞬间“灰飞烟灭”。因此能否及时了解风扇的工作情况就显得十分重要了，于是就有了后来的3针风扇。

　　与两针风扇相比，3针风扇新增加的那只“脚”就是专门用于检测风扇转速的(图2)。加上与之配套的主板接口，主板BIOS就能随时了解风扇的工作情况，这样一旦风扇“罢工”(检测不到转速信号)，BIOS会当机立断地采取相应措施(报警、降电压甚至切断对CPU的供电)。

图2 使用3针接口的K8散热器

　　看到这里，很多朋友可能觉得3针风扇的功能已经足够强大了，还有必要继续发展么？

　　进阶！四只脚“并驾齐驱”—智能风扇的身份象征

　　尽管3针风扇从技术上说已经算得上“完美”，但是在使用中依然遇到了令人头痛的问题—随着CPU性能的提高，发热量几乎成倍地增长，于是散热片越做越大，风扇也跟着越转越快，3000rpm(转/分)、4000rpm一直到5000rpm；曾经有一段时间，“暴力扇”非常普及，随之而来的就是轰鸣的噪音问题。

图3 与LGA775封装处理器配套使用4针智能温控风扇

　　但很多时候我们并不需要让CPU全速工作，同样的道理，风扇也没有必要一直铆足了劲拼命转，一来噪音让人难以忍受，二来对寿命也没有好处。如果风扇可以跟CPU进行沟通，那么就可以在需要时全速运转，在不需要时减速运行。这就是SMART(智能)风扇最初的设想。


　　在LGA775封装的Pentium 4/Celeron D处理器上英特尔实现了这一目标，他们为处理器专门定制了一个新的搭档—4针温控风扇。

　　3 1=4，多一条线就能实现智能化？

　　改变风扇的转速有两种办法可以实现，一种是直接改变输入电流/电压的大小，以往的3针风扇或者外置风扇调速器都是通过这种方式实现的；另一种则是改变输入电信号的脉冲带宽(实际上等价于改变输入电机的“有效”电压/电流)，也就是四针智能温控风扇的实现方式(图4)。

图4 4针智能温控风扇的原理图。4针智能温控风扇的学名叫“4-Wire Pulse Width Modulation (PWM) Controlled Fans”，翻译过来就是4针脉宽调节风扇

　　从上面的原理图上我们可以看到4针智能温控风扇比3针风扇多了一个场效应管，它就是调节电流脉冲频率的主要装置了。那它是怎么工作的呢？首先CPU内置的温度感应器会收集当前处理器的功耗和温度信息，然后通过相关芯片及PWM脉宽调节式电子开关电路对风扇供电的脉冲频率进行调节(图5)，最后通过场效应管就可以实现对风扇转速的控制。

图5 PWM电路对输入信号的脉宽调制(示意图)。这种调节方式利用电子开关将直流信号“斩断”成一定频率的方波信号，从而达到控制风扇转速的目的

　　3针风扇和4针风扇可以通用吗?

　　答案是肯定的，4针智能温控风扇的接口采用了向下兼容的设计，它前面三只针脚的定义与3针风扇完全相同，而且防呆的设计用户也不用担心会插错位置(图6)。

图6 4针智能温控风扇的针脚定义

　　用户可以在3针的插座上使用4针风扇，也可以在4针插座上使用3针的风扇；但是笔者建议不要在老式的3针插座上使用4针风扇，因为没有了转速控制回路风扇将一直工作在最高转速，噪音只能用“震耳欲聋”来形容。

图7 主板上的3针插座(左)与4针插座(右)。一般而言，搭配LGA 775封装处理器的主板都配有四针CPU风扇的插座，而以前搭配Socket 478封装处理器的主板以及搭配AMD处理器的主板都是3针的电源接口

　　注意事项

　　[ 此4Pin非彼4Pin，千万别胡来！]

　　虽说现在很多接口都有防呆的设计，但是仍然有很多新手不分青红皂白，想当然地乱接一通。

图8 主板上为加强供电而设计的软驱小4Pin接口，千万别把它当成风扇插座来用。(另外如果已经使用24Pin的主供电接口，这个小4Pin接口可以不用。)

　　现在不少高端主板为了弥补20针主电源接口供电能力的不足，特别准备了一组软驱小4Pin接口(图8)，你可千万别把它当成了风扇接口，如果把风扇插上去就会造成不能开机以及风扇不转等“故障”。当然这还不至于引发太大的问题，如果把电源的小4Pin接口插到风扇接口上，那开机时恐怕主板和CPU就保不住了。所以新手一定要看清楚到底是哪一种插座，然后再开始动手。

　　MC小贴士

　　智能调速风扇的选购建议

　　4针智能温控风扇是英特尔专门对LGA 775封装的Pentium 4/Celeron D处理器设计的，因此在选购风扇时，一定要选择那种带有英特尔技术认证的风扇。其中，英特尔在技术方面做了4点特殊的要求：

　　1．极性保护(Polarity Protection)
　　防止因插头安装错误，导致风扇电机烧毁的事故；

　　2．转子制动保护(Rotor Lock Protection)
　　防止频繁调速导致风扇轴松动以及扇叶脱落，含油轴承的风扇一般是没有这种保护的，这点需要大家注意；

　　3．导线长度和种类要求(Wire Length & Wire Type)
　　导线过长容易缠入风扇，过短可能在某些主板上无法安装；

　　4．插头质量(Connector Housing)
　　好的插头才能保证风扇导线和主板插座连接紧密，而使用劣质插头很容易出现接触不良、散热器风扇失灵等故障。