通常情况下，电子设计的整体性能不受技术限制，而是最终归结为散热问题。除超导体外，所有电气和电子设备的运行都会产生一些功率损失，这些损失不可避免地会以热量的形式散失。
接受这一事实，设备设计师需要考虑热量将如何影响他们的设计性能，以及如何将其从系统中移除。这样做，他们可以确保他们的设计继续正确地运行，而不会对单个部件造成损坏。随着系统变得越来越复杂，密度迅速增加，系统的热管理成为设计的主要考虑因素。
在许多情况下，热可以从关键部件中传导出去，通过电路板和机箱，并消散到周围的空气中。对于较大的系统，特别是计算机、服务器和类似的机架式设备，导热和自然对流冷却的结合还不够，通常需要风扇来提供强制空气冷却。
一旦设计师得出这个结论，下一个问题就是，“我需要什么样的粉丝?”，然后是“风扇需要多大的尺寸，以及在为我的应用程序指定正确的风扇时，其他哪些标准是重要的?”和生活中的大多数事情一样，尤其是在工程领域，要找到这些问题的答案需要一个过程。这里有一些简单的步骤来帮助你完成这个过程:
第一步:了解在哪里产生了多少热量
在你开始选择风扇之前，你必须了解你的系统产生了多少热量。微控制器、处理器、fpga和mosfet等组件通常是最大的功耗，因此，是显著散热的主要元祸首。这些组件可以在系统中创建热点。然而，可以使用多个分布式热电偶或更精确地使用计算流体力学(CFD) (图1）.
1.设计的热剖面将确保在设计中定位热点。
第二步:确定控制温度上升所需的气流
在较高的温度下工作时，组件的性能和可靠性会显著降低。即使一个设备通常有一个指定的工作温度范围，通常也希望将实际工作温度保持在该范围的上限以下。因此，为了确定需要什么样的气流(Q)来确保部件温度保持在可接受的范围内，我们首先需要确定一个允许的温升(ΔT)。
除了允许的ΔT，计算Q的完整公式还包括空气吸收的热量(Q)和空气比热(Cp)和空气的密度(ρ)，两者都随温度而变化。如果我们把这些代入一个确定的温度，比如26°C，那么方程就变得简单一些:
Q = 0.05 x Q /ΔT (Q单位为每分钟立方米，或CMM)
或
Q = 1.76 x Q /ΔT (Q立方英尺/分钟，或CFM)
第三步:寻找符合气流要求的风机
接下来，我们需要了解我们系统的气流阻抗。通常，风扇制造商为给定的静压指定气流，即当没有空气流动时，机箱中的大气压力。由于气流与静压成反比变化，制造商通常使用图表来显示信息。
气流阻抗，也称为背压，是从进口到出口的空气压力下降。这种差异可以测量不同速率的空气流量使用压力传感器或将系统放置在空气室。将系统的气流阻抗画在显示气流随静压变化的同一幅图上，就可以得到由两条曲线的交点定义的工作点(图2）.
2.将系统的气流阻抗绘制在与静压相同的图上，可以更准确地指定所需的风机。
对于许多设计，通过测量背压来表征系统阻抗可能是不可能的，或者被认为是太过了。一个可能更实际和简化的解决方案是过度指定风扇。例如，如果计算出的气流为50 CFM且背压为零，那么如果将风机设定为最大100 CFM，而打算以75 CFM运行，则会产生很大的误差。它还将提供一些净空，以增加运行期间的气流。
理想情况下，在设计过程的早期就应该考虑冷却要求。因此，关键的散热部件可以被优化放置，以受益于冷却气流，而其他体积较大的部件可以被放置，以避免堵塞空气的入口或出口。
第四步:选择风扇类型
最常见的风机类型是轴流风机。这些可以提供高的气流，是相对低静压系统的理想选择，因为空气进入和离开风扇的方向相同。离心风机以不同的方向排出空气，具有压缩空气的作用。这可能有助于克服在某些系统中遇到的较高静压。不过，这种风扇通常只适用于较低的气流需求。
步骤5:最后的考虑
风扇噪音，包括声学和电气，以及速度控制是设计师需要考虑的其他因素。轴流风机，尤其是直径较大的风机，通常比运行速度更快的小型风机更安静，当然也比类似的离心式或鼓风机更安静。
虽然有些冷却风扇可以连续运行，但今天更有可能采用温度监测，这样风扇只在需要时才打开。更有可能的是，它的速度被调整以达到所需的冷却水平。
速度控制可以通过改变施加在风扇电机上的电压的占空比来实现，使用脉宽调制(PWM)。这种方法被用于现代直流轴流风机，如CFM系列从崔．像CFM-60系列这样的车型提供精密的控制，比如测量风扇转速的传感器。通过检测旋转，他们可以在风扇停止时通过向系统发出故障信号做出反应，甚至尝试重新启动风扇。
最后，风扇电机会产生电磁干扰(EMI)。虽然这是所有直流风扇固有的，但电磁干扰通常局限于电源引线中的传导电磁干扰，这通常可以用铁氧体珠或屏蔽来抑制。
不管你喜不喜欢，对大多数电子设计来说，多余的热量总是一个挑战。然而，冷却风扇的有效实施可以使电力系统最佳运行，同时也提高了设计的寿命。
欲了解更多，请访问http://www.cui.com/catalog/components/thermal-management．
