컴퓨터 팬
Computer fan
컴퓨터 팬은 액티브 냉각에 사용되는 컴퓨터 케이스 내부 또는 케이스에 연결되어 있는 팬입니다.팬은 케이스 외부로부터 차가운 공기를 흡입하고, 내부의 따뜻한 공기를 배출하며, 히트 싱크를 통해 공기를 이동하여 특정 컴포넌트를 냉각하는 데 사용됩니다.컴퓨터에서는 축방향 팬과 원심형 팬(블로워/다람쥐 케이지)이 모두 사용됩니다.컴퓨터 팬은 보통 92mm, 120mm(일반), 140mm, 200~220mm 등 표준 사이즈로 출시됩니다.컴퓨터 팬은 3핀 또는 4핀 팬 커넥터를 사용하여 전원을 공급하고 제어합니다.
냉각팬 사용방법
이전의 개인용 컴퓨터에서는 자연 대류(패시브 냉각)를 사용하여 대부분의 컴포넌트를 냉각할 수 있었지만, 현대의 컴포넌트에는 보다 효과적인 액티브 냉각이 필요합니다.이러한 구성 요소를 냉각하기 위해 팬을 사용하여 가열된 공기를 구성 요소에서 멀리 이동하고 구성 요소 위로 더 차가운 공기를 끌어들입니다.컴포넌트에 부착된 팬은 보통 히트싱크와 조합하여 공기와 접촉하는 가열면의 면적을 늘려 냉각 효율을 향상시킵니다.팬 제어가 반드시 자동 프로세스인 것은 아닙니다.컴퓨터의 BIOS는 컴퓨터의 내장 팬 시스템의 속도를 제어할 수 있습니다.사용자는 추가 냉각 컴포넌트로 이 기능을 보완하거나 팬을 다른 [1]속도로 설정하는 노브로 수동 팬 컨트롤러를 연결할 수도 있습니다.
IBM PC 호환 시장에서는 컴퓨터의 전원 장치(PSU)는 거의 항상 배기 팬을 사용하여 PSU에서 온기를 배출합니다.인텔 80486에는 CPU의 액티브 냉각 기능이 탑재되어 1997년에는 모든 데스크톱 [2]프로세서에 표준 탑재되었습니다.2000년 [2]후반 Pentium 4가 출시되면서 섀시 팬 또는 케이스 팬은 일반적으로 후면에서 가열된 공기를 배출하기 위한 1개의 배기 팬과 옵션으로 전면에서 냉각된 공기를 흡입하기 위한 흡기 팬입니다.
적용들
케이스 팬
선풍기는 컴퓨터 케이스를 통해 공기를 이동시키는 데 사용됩니다.케이스 내부의 부품은 주변 공기가 너무 뜨거울 경우 효율적으로 열을 방출할 수 없습니다.케이스 팬은 흡기 팬으로서 섀시의 전면 또는 하부를 통해 냉각된 외부 공기를 흡입하거나(내장 하드 드라이브 랙을 통해 흡입할 수도 있음), 또는 배기 팬으로서 상부 또는 배면을 통해 따뜻한 공기를 배출할 수 있습니다.일부 ATX 타워 케이스에는 좌측 패널에 1개 또는 여러 개의 통기구와 설치 지점이 있습니다.여기서 메인보드 컴포넌트와 확장 카드에 냉기를 직접 불어넣기 위해 1개 또는 여러 개의 팬이 설치될 수 있습니다.이러한 팬은 가장 큰 열원 중 하나입니다.
표준 축 케이스 팬은 폭과 길이가 40, 60, 80, 92, 120, 140, 200 및 220mm입니다.팬은 PC에서 가장 쉽게 볼 수 있는 냉각 형태인 경우가 많기 때문에 장식용 팬은 널리 이용 가능하며 LED, 자외선 반응성 플라스틱제 또는 장식용 그릴로 덮여 있는 경우가 있습니다.장식용 선풍기나 액세서리는 케이스 변조에 인기가 있습니다.공기 필터는 종종 흡기 팬 위에 사용되어 먼지가 케이스 안으로 들어가 내부 구성 요소가 막히는 것을 방지합니다.히트 싱크는 먼지 절연 효과로 히트 싱크의 방열 능력이 급격히 저하되기 때문에 특히 막히기 쉽습니다.
PSU 팬
전원장치(PSU)에는 예외는 거의 없지만 케이스 환기에는 사용하지 않습니다.PSU의 흡기가 뜨거울수록 PSU는 뜨거워집니다.PSU의 온도가 상승하면 내부 컴포넌트의 전도성이 저하됩니다.전도율이 저하되면 PSU가 입력된 전기 에너지를 열에너지(열)로 더 많이 변환합니다.이 온도 상승과 효율 저하 사이클은 PSU가 과열되거나 PSU에 비교적 냉기가 충분히 공급될 정도로 냉각 팬이 빠르게 회전할 때까지 계속됩니다.PSU는 주로 최신 PC에 하부에 장착되어 있으며 전용 흡기구와 배기구가 있으며, 가급적 흡기구 안에 먼지 필터가 있습니다.
CPU 팬
CPU(중앙처리장치) 히트 싱크를 냉각하기 위해 사용합니다.대규모 집적회로 등 고농축 열원을 효과적으로 냉각하려면 [3]팬으로 냉각할 수 있는 히트 싱크가 필요합니다.팬만으로는 소형 칩의 과열을 막을 수 없습니다.
그래픽 카드 팬
그래픽 카드상의 그래픽 처리 장치 또는 메모리의 히트 싱크를 냉각하기 위해서 사용합니다.이러한 팬은 소비전력이 낮기 때문에 오래된 카드에서는 필요하지 않지만, 3D 그래픽스 및 게임용으로 설계된 최신 그래픽 카드에는 전용 냉각 팬이 필요합니다.고출력 카드 중에는 CPU보다 더 많은 발열량(최대[4] 350와트)이 발생할 수 있기 때문에 효과적인 냉각이 특히 중요합니다.2010년 이후, 그래픽 카드는 축방향 팬 또는 송풍기, 터보 또는 다람쥐 케이지 팬이라고도 불리는 원심형 팬을 탑재한 상태로 출시되고 있습니다.
칩셋 팬
메인보드 칩셋의 노스브리지 히트 싱크를 냉각하기 위해 사용합니다.시스템 버스가 오버클럭이 되어 통상보다 더 많은 전력을 소비하고 있는 경우에 필요한 경우가 있습니다만, 그 이외의 경우에는 불필요할 수 있습니다.칩셋의 기능이 중앙처리장치에 더 많이 통합됨에 따라 칩셋의 역할도 줄어들고 발열도 감소했습니다.
하드 드라이브 냉각
팬은 냉각을 위해 하드 디스크 드라이브 옆 또는 위에 장착할 수 있습니다.하드 드라이브는 시간이 지남에 따라 상당한 열을 발생시킬 수 있으며, 과도한 온도에서 작동해서는 안 되는 열에 민감한 컴포넌트입니다.많은 상황에서 자연 대류 냉각으로 충분하지만 경우에 따라서는 팬이 필요할 수 있습니다.여기에는 다음이 포함됩니다.
- 고속 회전 하드 디스크와 발열량 향상.(2011년 현재[update] 최대 7,200RPM의 속도로 회전하는 저렴한 드라이브. 10,000RPM 및 15,000RPM 드라이브를 사용할 수 있지만 더 많은 열을 발생시킵니다.)
- 대규모 또는 고밀도 디스크 어레이(일반적으로 디스크 밀도가 높은 서버 시스템 포함)
- 인클로저 또는 다른 장소에 설치되어 있기 때문에 팬이 없는 한 쉽게 냉각할 수 없는 디스크.
다목적
케이스 팬은 케이스에 부착된 라디에이터에 장착되며 액체냉각장치의 작동유체를 냉각하고 케이스를 환기하기 위해 동시에 작동해도 된다.노트북에서는 히트 파이프를 사용하여 CPU와 GPU에 연결된 히트 싱크를 1개의 송풍 팬으로 냉각하는 경우가 많습니다.게임용 노트북 및 모바일 워크스테이션에서는 두 개 이상의 헤비듀티 팬을 사용할 수 있습니다.랙마운트형 서버에서는 팬을 1열 동작시켜 섀시의 전면에서 후면으로 통기시킬 수 있습니다.이 통기는 각 컴포넌트의 히트 싱크를 통과하는 패시브 덕트 또는 쉬라우드에 의해 유도됩니다.
기타 목적
팬은 일반적으로 다음과 같은 다른 용도로 사용됩니다.
- 수냉식 라디에이터는 많은 열을 전달하며 라디에이터 팬은 방열용 정압(기류가 높은 케이스 팬과는 반대)이 큽니다.
- 노트북 컴퓨터에는 따뜻한 공기가 빠져나갈 수 있는 큰 구멍이 없습니다.적절한 냉각을 확보하기 위해 노트북을 팬을 내장한 트레이와 같은 쿨러에 둘 수 있습니다.
- 일부 하이엔드 머신(대부분의 서버 포함) 또는 추가의 신뢰성이 필요한 경우, SATA/SAS 컨트롤러, 고속 네트워크 컨트롤러(40 Gbps 이더넷, Infiniband), PCIe 스위치, 코프로세서 카드(일부 Xeon Phi 등), 일부 FPGA 칩, 사우스 브리지도 히트 싱크와 전용 팬을 사용하여 액티브하게 냉각됩니다.메인 메인보드 자체에 탑재할 수도 있고 PCIe 카드를 사용하여 별도의 애드온 보드로 사용할 수도 있습니다.
- 확장 슬롯 팬– PCI 또는 PCI Express 슬롯 중 하나에 장착되는 팬.일반적으로 그래픽 카드 또는 확장 카드에 냉각 기능을 추가합니다.
- 옵티컬(광학식) 드라이브 팬– 일부 내장 CD/DVD 버너에는 냉각 팬이 포함되어 있습니다.
- 메모리 팬 – 최신 컴퓨터 메모리는 충분한 열을 발생시켜 액티브 냉각이 필요할 수 있습니다.보통 메모리 칩 위에 소형 팬을 배치하는 형태입니다.이는 특히 메모리가 오버클럭 또는 [5]과전압 상태일 때 또는 시스템이 Fully Buffered DIMM(FB-DIMM; 완전 버퍼링 DIMM)[6]을 사용하는 경우 등 메모리 모듈에 액티브한 로직이 포함되어 있을 때 적용됩니다.단, 1.2V DDR4 등 새로운 저전압을 사용하는 경우에는 [citation needed]기존보다 저전압의 필요성이 낮아집니다.CPU에 가까운 메모리 모듈은 CPU 팬과 라디에이터로부터의 공기가 따뜻해도 케이스 또는 CPU 팬으로부터 충분한 공기를 공급받습니다.메인 CPU가 수냉일 경우 이 소량의 에어플로우가 없어질 수 있습니다.케이스 내 또는 전용 메모리 냉각에 대한 추가 주의가 필요합니다.안타깝게도 대부분의 메모리 모듈은 온도 감시를 통해 쉽게 측정할 수 없습니다.
- 스위치 모드 전원장치를 사용하는 경우가 많은 High Power Voltage Regulator(VRM; 고전압 레귤레이터)에서는 전력손실에 의해 열이 발생합니다.주로 전원 MOSFET 및 인덕터(초크)에서 발생합니다.특히 오버클럭 상황에서는 히트 싱크와 함께 액티브한 냉각 팬이 필요합니다.대부분의 MOSFET는 매우 높은 온도에서 올바르게 동작하지만 효율이 저하되고 수명이 제한될 수 있습니다.전해 콘덴서가 열원에 근접하면 수명이 상당히 단축되고 점차적으로 높은 전력 손실과 최종적인([citation needed]대재앙) 고장으로 끝납니다.
물리적 특성
저압, 대용량 공기 흐름으로 인해 컴퓨터에 사용되는 대부분의 팬은 축류 유형, 즉 원심 팬과 직교류 팬 [7]유형입니다.2가지 중요한 기능 사양은 이동 가능한 공기 흐름(일반적으로 입방피트/분(CFM)과 정압)[8]입니다.데시벨 단위의 음량 수치는 가정 및 사무실 컴퓨터에서도 매우 중요합니다.같은 CFM에서는 일반적으로 큰 팬이 조용합니다.
치수
팬 사이즈(mm) | 설치 구멍 간격 중심(mm) |
---|---|
40 | 32 |
50 | 40 |
60 | 50 |
70 | 60 |
80 | 71.5 |
92 | 82.5 |
120 | 105 |
140 | 124.5 |
200 | 154 |
220 | 170 |
치수와 설치 구멍은 팬을 사용하는 기기에 적합해야 합니다.보통 사각 프레임 팬을 사용하지만 원형 프레임도 사용하므로 설치 구멍보다 큰 팬을 사용할 수 있습니다(예를 들어 120mm 사각 팬 모서리에 구멍이 있는 140mm 팬).사각 부채의 폭과 둥근 부채의 지름은 보통 밀리미터로 표기됩니다.지정된 치수는 팬의 바깥쪽 폭이지 장착 구멍 사이의 거리가 아닙니다.일반적인 크기는 40mm, 60mm, 80mm, 92mm, 120mm 및 140mm이지만 8mm,[9] 17mm,[10] 20mm,[11] 25mm,[12] 30mm,[13] 35mm,[14] 38mm,[15] 45mm,[16] 50mm,[17] 70mm,[18] 200mm, 220mm,[19] 250mm[20] 및 360mm[21] 크기도 사용할 수 있습니다.높이 또는 두께는 일반적으로 10mm, 15mm, 25mm 또는 38mm입니다.
일반적으로 냉각 요건이 까다로운 경우 120mm 및 140mm 사각 팬을 사용하여 게임을 플레이하는 데 사용되는 컴퓨터와 같이 저속에서의 저소음 작동을 지원합니다.일반적으로 냉각 케이스, 대형 히트 싱크가 장착된 CPU 및 ATX 전원 장치에는 대형 팬이 사용됩니다.80mm 및 92mm 사각팬은 부하가 낮은 용도 또는 대형팬이 호환되지 않는 곳에서 사용됩니다.소형 팬은 보통 소형 히트 싱크, SFX 전원 장치, 그래픽 카드, 노스 브리지 등을 갖춘 CPU 냉각에 사용됩니다.
회전 속도
회전속도(분당 회전수, RPM)와 정압에 따라 특정 팬의 통기가 결정됩니다.이음이 문제가 되는 경우, 회전 속도가 느린 큰 팬은 같은 에어플로우를 이동할 수 있는 작고 빠른 팬보다 조용합니다.팬 노이즈는 팬 속도의 5승에 거의 비례하는 것으로 나타났습니다.속도를 절반으로 줄이면 노이즈가 약 15dB [22]감소합니다.축방향 팬은 크기가 [23]작은 경우 최대 38,000rpm의 속도로 회전할 수 있습니다.
팬은 온도가 높지 않을 때 속도를 감소시키는 센서 및 회로에 의해 제어될 수 있습니다.이것에 의해, 정속 팬보다 저소음, 장시간의 수명, 저소비전력이 실현됩니다.팬의 수명은 통상, 최대 속도와 일정한 주위 온도로 동작한다고 가정하고 있습니다.
공기압 및 흐름
정압이 높은 팬은 라디에이터나 히트 싱크의 틈새 등 제한된 공간에 공기를 통과시키는 데 효과적입니다.히트 싱크로 사용하는 팬을 선택할 때는 CFM 내의 공기 흐름보다 정압이 중요합니다.정압의 상대적 중요도는 기하학적 형상에 의해 기류가 제한되는 정도에 따라 달라집니다.정압은 히트 싱크 핀 사이의 간격이 줄어들수록 더욱 중요해집니다.정적 압력은 일반적으로 mm Hg 또는 mm2 HO로 표시됩니다.
베어링 종류
팬에 사용되는 베어링의 종류는 팬의 성능과 소음에 영향을 미칠 수 있습니다.대부분의 컴퓨터 팬은 다음 베어링 유형 중 하나를 사용합니다.
- 슬리브 베어링은 오일 또는 그리스로 윤활된 두 표면을 마찰 접점으로 사용합니다.다공질 소결 슬리브는 자주 자기 윤활을 위해 사용되므로 유지 보수나 교체가 거의 필요하지 않습니다.슬리브 베어링은 높은 온도에서 접촉면이 마모되고 윤활유가 고갈됨에 따라 내구성이 떨어지며 결국 고장이 발생하지만, 상대적으로 낮은 주변 [24]온도에서 볼 베어링 유형(일반적으로 약간 더 짧음)과 수명이 비슷합니다.슬리브 베어링은 높은 온도에서 고장날 가능성이 높으며 수직 이외의 방향으로 장착하면 성능이 저하될 수 있습니다.슬리브 베어링 팬의 일반적인 수명은 50°C(122°F)에서 약 30,000시간입니다.슬리브 베어링을 사용하는 팬은 일반적으로 볼 베어링을 사용하는 팬보다 가격이 저렴하며, 초기 저속에서는 소음이 적지만 시간이 [24]지남에 따라 소음이 발생할 수 있습니다.
- 라이플 베어링은 슬리브 베어링과 비슷하지만 소음이 적고 볼 베어링과 거의 같은 수명을 가집니다.베어링에는 탱크에서 오일을 펌핑하는 나선형 홈이 있습니다.따라서 펌핑되는 오일이 샤프트 [25]상부를 윤활하기 때문에 샤프트를 수평으로(슬리브 베어링과 달리) 안전하게 장착할 수 있습니다.또한 Pumping을 통해 샤프트에 충분한 윤활유를 확보하여 소음을 줄이고 수명을 연장할 수 있습니다.
- 유체 베어링(또는 "Fluid Dynamic Bearing", FDB)은 거의 무음 작동과 높은 수명(볼 베어링보다 길지는 않지만)이라는 장점이 있지만 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다.
- 볼 베어링:일반적으로 유체 베어링보다 비싸지만 볼 베어링 팬은 슬리브 베어링 팬과 동일한 방향 제한을 받지 않으며 높은 온도에서 내구성이 뛰어나고 높은 회전 속도에서 슬리브 베어링 팬보다 소음이 적습니다.발 베어링 팬의 일반적인 수명은 50°C(122°F)[24]에서 60,000시간 이상일 수 있습니다.
- 자기 베어링 또는 자기부상 베어링. 팬이 자력에 의해 베어링에서 반발하는 베어링입니다.
- 세라믹 베어링은 스테인리스강 샤프트에 대한 내마모성이 있는 안정적인 세라믹에 의존하여 내구성이 더 높은 것으로 추정됩니다.
커넥터
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컴퓨터 팬에 사용되는 커넥터는 다음과 같습니다.
- 3핀 Molex 커넥터 KK 패밀리
- 이 Molex 커넥터는 메인보드 또는 기타 회로기판에 팬을 접속할 때 사용합니다.이 커넥터는 작고 두꺼운 직사각형 인라인 암 커넥터로, 한쪽 긴 면의 가장자리에 편광 탭이 2개 있습니다.핀은 정사각형으로 0.1인치(2.54mm) 피치입니다.3개의 핀은 접지, +12V 전원 및 타코미터 신호에 사용됩니다.리셉터클의 Molex Part#은 22-01-3037입니다.개별 크림프 접점의 Molex 부품 번호는 08-50-0114(주석 도금) 또는 08-55-0102(반금 도금)입니다.일치하는 PCB 헤더 Molex 부품 번호는 22-23-2031(주석 도금) 또는 22-11-2032(금 도금)입니다.대응하는 와이어 스트리퍼와 크림핑 공구도 필요합니다.
- 4핀 Molex 커넥터 KK 패밀리
- 이는 4핀이 장착된 Molex KK 커넥터의 특수 변형 모델이지만, 3핀 커넥터의 잠금/편광 기능이 있습니다.추가 핀은 가변 속도 [26]제어를 제공하기 위해 펄스 폭 변조(PWM) 신호에 사용됩니다.이것들은 3핀 헤더에 접속할 수 있지만 팬 속도 제어가 없어집니다.리셉터클의 Molex 부품 번호는 47054-1000입니다.개별 크림프 접점의 Molex Part#은 08-50-0114입니다.헤더의 Molex 부품 번호는 47053-1000 입니다.
- 4핀 몰렉스 커넥터
- 이 커넥터는 팬을 전원에 직접 접속할 때 사용합니다.이 케이블은 2개의 와이어(노란색/5V 및 검은색/접지)로 구성되어 있으며 대형 인라인 4핀 수컷-암컷형 Molex 커넥터에 연결되어 있습니다.커넥터의 다른 2개의 와이어는 12V(빨간색)와 접지(검은색)를 공급하며, 이 경우에는 사용되지 않습니다.이 커넥터는 SATA가 표준이 되기 전에 하드 드라이브에서 사용되던 커넥터와 동일합니다.
- 3핀 Molex 커넥터 PicoBlade 패밀리
- 이 커넥터는 노트북 팬과 함께 사용하거나 팬을 비디오 카드에 연결할 때 사용합니다.
- 델 독자 사양
- 이 Dell 전용 커넥터는 커넥터 중앙에 2개의 탭을 추가하고 다른 한쪽에는 잠금 탭을 추가함으로써 심플한 3핀 암형 IC 커넥터를 확장한 것입니다.핀 소켓의 크기와 간격은 표준 3핀 암컷형 IC 커넥터 및 3핀 Molex 커넥터와 동일합니다.일부 모델에서는 흰색 와이어(속도 센서)의 배선이 중간에 있는 반면, 표준 3핀 Molex 커넥터에서는 흰색 와이어가 핀 #3으로 필요하기 때문에 호환성 문제가 발생할 수 있습니다.
- 다른이들
- 일부 컴퓨터 팬은 다양한 디자인의 2핀 커넥터를 사용합니다.
대체 수단
소음, 신뢰성 또는 환경상의 문제로 팬이 바람직하지 않은 경우 몇 가지 대안이 있습니다.전원장치 내의 1개 팬을 제외한 모든 팬을 제거함으로써 어느 정도 개선할 수 있습니다.이 [27]팬은 케이스에서 뜨거운 공기를 빨아들이기도 합니다.
시스템은 수동 냉각만을 사용하여 노이즈를 줄이고 고장날 수 있는 가동 부품을 제거하도록 설계할 수 있습니다.이것은, 다음의 방법으로 실현할 수 있습니다.
- 자연 대류 냉각: 신중하게 설계되어 올바른 방향으로 충분히 큰 히트 싱크가 자연 대류만으로 최대 100 W의 방산 가능
- 열을 케이스 밖으로 전달하기 위한 히트파이프
- 언더볼트 또는 언더클럭으로 전력 소모를 저감
- 잠수식 액체 냉각은 마더보드를 비전도성 유체에 넣어 뛰어난 대류 냉각을 제공하며 히트 싱크나 팬 없이 습도와 물로부터 보호합니다.마더보드 및 IC에 사용되는 접착제 및 씰런트와 호환되도록 각별히 주의해야 합니다.이 솔루션은 [citation needed]야생에 있는 무선 기기 등 일부 외부 환경에서 사용됩니다.
기타 냉각 방법에는 다음이 있습니다.
- 수냉
- 미네랄 오일
- 액체 질소
- 예를 들어 펠티에 효과 장치에 의한 냉동
- 이온풍 냉각은 두 전극 사이에서 공기를 이온화함으로써 공기를 이동시키는 것을 연구하고 있다.팬을 교체하여 가동 부품이[28] 없고 노이즈가 [29]적다는 장점이 있습니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
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