全自動CPU風扇調速器

我們在領略到高性能電腦無以倫比的效率的同時，又不得不面對“高溫”這樣一個嚴重的問題。的確，當今主流CPU的工作溫度是越來越高了，為了保證CPU能夠安全、可靠地工作，為CPU充分降溫已經顯得越來越重要了。目前普遍采用的方法是加大風扇的有效排風功率和提高風扇的轉速，這種方法雖然行之有效，但是它帶來的負面影響也是顯而易見的。首先它不管周圍環境如何變化，都在那里不知疲倦地為CPU服務，給人一種與當今提倡的環保、節能意識格格不入的感覺；另一方面，風扇長期高強度工作必定會降低其使用壽命，同時高轉速還會帶來高噪音。
　　那么，究竟如何才能解決好降溫與用電、噪音影響之間的矛盾？我將要介紹的“全自動CPU風扇調速器”可以很好地解決這個難題，并且它還具備三個比較明顯的優點：
　　1.可以有效地延長散熱風扇的使用壽命；
　　2.在冬季使用降低風扇轉速的方法，可以直接、有效地降低風扇產生的噪聲；
　　3.改裝簡單、容易，制作成本低廉、效果明顯且比較實用。
　　因為每一臺電腦CPU的實際工作情況不盡相同，溫升情況也各異。因此，我們有必要具體地測試一下風扇在各種溫度下的 佳轉速，這樣才能達到 佳的調速效果。以前我為了給超頻做準備，以便掌握CPU在 炎熱的夏季和 寒冷的冬季的情況，利用電腦中CPU自帶的風扇，在原來主板的標準供電電壓下的具體溫度數值，曾經在冬季室溫為18℃，夏季室溫在34℃的情況下，用帶有測溫功能的數字式萬用表，測得我的老賽揚266配原裝風扇的實際工作溫度，分別為22℃和46℃。而且是在系統不超頻，CPU的負荷不算太大的情況下測得的。在室溫為22℃的時候，用一臺可調節輸出電壓的穩壓電源，代替主板上的風扇供電電源來為風扇供電，將輸出電壓由標準的12V下調為11V后觀察，CPU的溫度值僅上升了1℃左右；當輸出電壓調整為8V時，CPU的溫度已經由原來的26℃，直線上升到了34℃左右，此時觀察風扇轉速，比原來有較明顯的降低，噪聲更是比原來要小得多；運行一會兒游戲后CPU的溫度又上升了4℃。據此測試數據推斷，我認為風扇在冬、夏季之間的調速電壓應該在9V至14V之間變化比較適合。您也許會問：這個調速裝置是利用主板的風扇供電電壓來工作的，它只有12V為何要考慮將其提高為14V？又如何來實現？這主要是考慮到由于風扇調整電路的接入會不可避免地帶來一定的電壓降，這一壓降對9V的低壓供電段還可以通過電路的調整來加以彌補，但對于標準的12V風扇供電電壓段來說，由于它 高供給電壓只有12V，因此該壓降是無法通過電路得到補償的，其造成的直接后果就是風扇的標準轉速將會降低一些，影響散熱能力。解決的方法就是將風扇調速器的接地端，連接到主板電源的負5V供電端。這樣調速器的供電電壓達到了18V，然后由調速器電路將其調整到14V左右，便可保證風扇的轉速不會降低，而且還可以進一步調整風扇調速器的 高輸出電壓，來達到讓風扇“超頻”的目的，這樣處理一舉兩得。

　　工作原理

　　該風扇調整裝置的外形請見圖一，而具體電路見圖二。主要由二極管測溫探頭及取樣電路、電壓跟隨器、高增益放大器、晶體管風扇電壓調整電路，以及三端集成穩壓器等電路所組成。圖中的測溫二極管T/D，是一枚普通的玻璃純化封裝的4148二極管，經實測在溫度從0℃-100℃之間變化時，其輸出電壓變化范圍為-2.265mV/℃，而且線性度極佳。它在室溫20℃時在圖中選配零件參數的條件下，輸出電壓大約是-45.3mV，用電吹風機將其加熱到50℃之后，該電壓值進一步降低為-113.25mV。將這一變化范圍經過后級的電壓跟隨器、高增益放大器以及功率調整等電路，使風扇的工作電壓在9V-14V之間變化，即可以實現散熱風扇跟隨季節溫度的高低而自動變化，從而獲得自動調整轉速的效果。為了防止過大的電流造成測溫二極管出現熱效應，設置電阻R1來降低流過二極管的電流。圖中A1是一級電壓跟隨器電路，利用它輸入阻抗高、輸出阻抗低的特性，隔離測溫二極管對高增益放大器輸入電阻的影響，起到一個緩沖的作用。A2與其周邊元件共同組成放大電路，A2的同相輸入端接有由穩壓管、可調電阻R3、降壓電阻R2所組成的基準電壓源。調整可調電阻R3即可確定CPU在 低室溫下風扇的 低轉速值。而可調電阻R5則決定了 高室溫時的 高風扇轉速，A2的輸出電壓直接加到控制風扇轉速功率晶體管的基極，來改變它的集電極與發射極之間的導通電流，進而達到調整風扇轉速的目的。

　　圖一

　　制作及調試


　　圖二
　　圖二中的測溫二極管可選擇任何型號，普通小功率硅整流管。如果外殼是金屬封裝的品種，則可以直接安裝在CPU的散熱器上。但是目前的小型整流管，基本都是采用玻璃封裝的形式，因此需要用環氧樹脂將其封固，并用導線將兩個電極引出，具體的制作方法見圖三，其外形如圖四所示。運放集成電路選擇單電源雙運放，型號為LM-385（可根據個人的元件條件決定，我使用的是LM-324四運放集成電路，只使用了其中的兩個運放，原則上通用型運放集成電路都可以利用），穩壓管DW可以選用穩壓值為12V的品種，型號無特殊要求。大功率晶體三極管可選用任何NPN型大功率高、低頻管都可以。使用時需加一小片鋁板作散熱器，以便提高工作時的安全系數。具體尺寸大約為20mm×20mm×3mm左右即可，當然也可以根據個人的條件選擇可利用品。可調電阻R3、R5選擇WSW小型有機實芯為調電位器。三端集成穩壓器可以選擇LM-7815，由于供電電流不大，所以加上一小塊鋁片做散熱器即可。由于電路比較簡單，因此印刷電路板可根據自身條件來繪制、制作。我的印刷電路板就是利用一塊舊的數字計數器電路板改制的。當然也可到電子市場購買那種萬能試驗印刷板，其售價也非常便宜。其它元件按圖中標注的數值選擇即可。

　　圖三
　　按照電路圖焊接所有零件無誤后，仔細檢查有無漏焊、虛焊、端路、短路等現象。當一切確認正常,便可以開始進行調試了。先將一個風扇作為負載，接于晶體三極管的集電極與電源正極之間，再將穩壓電源的輸出電壓調整到18V，與該裝置的電源輸入正、負端相連，在室溫20℃左右時調整R3，并用數字電壓表監視風扇兩端的電壓，當表的讀數達到9V時即可，接著用電吹風或者功率較大的電烙鐵，烘烤測溫二極管，并用帶測溫功能的萬用表的測溫探頭，監視此時的溫度值，當溫度達到50℃左右時，調整可調電阻R5使接在風扇兩端的數字萬用表的電壓讀數為14V即可。顯然，這樣的電路調整應該在室溫較低的冬季，或者是具有空調條件的室內進行，氣溫較高的夏季沒有特殊的降溫條件是不能進行這種調整的。

　　圖四
　　 后，在機箱內選擇一個比較空曠的位置，將整個風扇調速裝置固定好（見圖五），測溫二極管做成的探頭，則設法固定于CPU的散熱器之上（見圖六）。然后先講該裝置的接地線設法接于電源的-5V接線端，接著再把風扇的正極連接線（一般為紅色）在適當的部位剝去一小段塑料絕緣層，并把該裝置的電源12V輸入線并接在上面。接下來再把風扇的負極連線（一般為綠色），在靠近風扇插頭的根部剪斷，轉而連接到該裝置引出的控制三極管集電極連線接上。 后用塑料絕緣膠布將所有裸露的電線接頭做好決緣處理，即可大功告成。該裝置使用后給我印象 深的，就是其噪音比原來明顯地減小了，至于其它的效果，就只有靜候您的佳音了。

　　圖五
　　DIY是一個永恒的話題，而且它是永無止境的。只要不斷摸索、不斷實踐、不斷學習，我們就能夠達到一個較高的境界。我個人認為，不管是成功也好抑或是失敗也罷，都是在DIY中為我們帶來的樂趣，是伸手拿來主義者永遠也體會不到的一種樂趣。愿大家都能成功地DIY。

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