在 1U 和 2U 服务器、数据存储、信息和通信技术及电源市场中工作的设计人员明白,设计优良的散热系统对最大程度发挥系统性能尤为重要。 如今,Sanyo Denki 推出了三款新产品,扩大了其散热风扇产品系列。这三款产品拥有行业领先的风量和静压性能,适用于这些以及类似的高要求应用程序。
图 1:Sanyo Denki 的新产品具有行业领先的风量和静压性能(来源:Sanyo Denki)
这三款新产品都是轴流式风扇,使用 Sanyo Denki 的可靠的 Brushless DC Motor (BLDC) 技术。
轴流式风扇能够以低声压水平 (SPL) 实现高风量。气流方向与叶轮的轴平行。它们适用于由于低/中贴装密度而形成低通风阻力的设备。
SanAce 40 9HV 型风扇提供比传统风扇高 40% 的静压。它的体积规格为 1U,可为服务器、数据存储系统、ICT 设备,以及功率输出和贴装密度不断上升的电源提供高效的冷却效果。
The SanAce 60 9HV 型风扇适用于 1.5U 或 2U 设备,最大静态压力约比传统 DC 风扇高 92%,并保持相同的最大气流表现。
它的尺寸为 60 平方毫米,是密集封装设备的理想散热解决方案。
SanAce 80 9CRB 型逆转风扇具有高风量和高静压的特点。与传统逆转设计相比,最大风量增加约 22%,并保持了相同的最大静态压力。
此外,San Ace 80 逆转风扇能够在送出高达 50% 最大风量时保持高静压,因此适用于拥有高通风阻力的设备。
图 2. 轴流风扇类型:单级型 (a) 和逆转型 (b)
应用要求与设计挑战
为何这些目标市场对于冷却系统设计公司充满挑战?当空气注入电源或服务器等封闭环境中时,受设备内元件布局和气流形状影响,会形成与空气流动相反的力(压力损耗)。这种现象被称为通风阻力(也叫“系统阻抗”或“通道阻力”)。
当空气直接进入开阔空间中时,它只会遇到极小的阻力。 而当空气穿过狭窄的空间或气流方向发生变化时,通风阻力就会增大。如果没有排放口或循环通路,通风阻力会变大更大,因为这将无法形成一股气流。
1U 架装安装服务器市场的竞争十分激烈,在固定宽度的插槽中封装更多功能性的压力从未消失。超密集 1U 系统拥有一整套高功耗设备:多个 CPU;高达 768Gb 的 DDR4 RAM;10Gb 通信设备;RAID 控制器;以及所需的支持芯片。
在全负荷情况下,它的功耗可高达 1100W。即便总功率不变,不断升高的元件密度也会增加散热系统的负担,因为它会增加通风阻力。
主要风扇规格
在比较轴流式风扇时,要注意的主要规格有哪些?
最大风量:在额定电压工作时,风扇在一段固定时间内产生的最大风量。 风量以每单位时间的量计算,例如立方米/分钟或立方英尺/分钟 (CFM)。
最大静压:风扇在额定电压工作时所能获得的最大静态压力。此时风量为零。静压是指推动空气迎着阻力流动的力,这些设备内部的阻力源自障碍物,在空气排出后使用的是风扇。
流量和静压之间呈反比。向没有限制的开放空间送风的风扇能够提供最大额定风量而没有压力损耗(零静压)。相反,向封闭而没有排气口的空间送风的风扇将遇到不断升高的静压;当压力达到风扇的最大静压额定值时,空气流通将停止。实际应用既有受限空间也有排气口,因此风扇的性能将在两个极限之间。
高静压的风扇适合冷却高贴装密度和通风阻力的设备。

图 3:轴流风扇的风量比静压曲线(来源:Sanyo Denki)
图 3 展示了标准轴流风扇的典型风量比静压曲线(PQ 曲线)。从最大风量(自有空气状态)开始,限制造成的任何风量下降都会导致静压的逐步上升。轴流式风扇的扇叶具有翼型横截面,表现出与机翼相似的失速特性。低风量时,一种被称为流动分离的现象会出现并且风扇会失速,在曲线的中间点表现出特有的弯曲。 失速区域的气流无法预测并会出现激增,令某个特定压力值有多个风量值。这种现象会持续至风量小到足够风扇扇叶仅靠离心力就能带动空气。随后静压继续随风量降低而上升,直至出现截流(零风量)。
SPL(噪声):以额定电压驱动风扇时的声音水平。其测量方法是自由空气(通风阻力 0)状态下,在距离风扇一米处进行测量。当风扇实质组装在设备中时,通风阻力不会为零,因此列出的噪音值仅供参考。 叶片数量、叶轮平衡不佳、靠近风扇叶片的障碍物、以及在失速范围内工作都会影响风扇发出的噪音水平。
控制方法:新型 Sanyo Denki San Ace 风扇的速度控制是通过 PWM 输入信号,实现了更高的优化闪速、效率和声音表现。此外,风扇拥有脉冲传感器输出,以标明正确操作。
预期寿命:估算风扇的预期寿命是一个复杂的流程,且重要的是使用行业标准测试准则进行比较。这三款新型 San Ace 风扇额定值为在 90% 置信级 60ºC 自由空气状态下不间断工作 40,000 小时。
Sanyo Denki 散热风扇系列产品
这三款新型风扇的关键规格概览如图 4 所示。
图 4:关键规格比较(来源:Sanyo Denki)
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Sanyo Denki 的 SAN ACE 系列产品如今包括交流和直流散热风扇、可逆流风扇、对旋式风扇、防水风扇、离心式风扇、增压风扇以及 PWM 控制器。