常见的风扇分为油轴承式(使用润滑油润滑轴承)和滚珠式两种,一般便宜些的风扇均采用油轴承式,这种风扇噪音较小,散热效果也可以满足要求,但是使用寿命不长,且使用一段时间后会因为轴承润滑不均匀而产生较大的噪音,你在每次开机的时候,风扇轴承上的油有点类似于凝固状态,风扇转动后,随着旋转速度的逐渐增加,温度也同时增加,此时润滑油在温度的作用下逐渐融化从而达到润滑轴承的效果,这也就是你说的在开机的5分钟左右有噪音,而以后没有噪音的原因(融化以后当然会安静了。)
电脑的噪音主要来自风扇,很多资料上都介绍过给风扇注油来降低噪音的方法,但我认为风扇的噪音变大不一定都是因为轴承缺油,下面就风扇噪音产生的原因及给风扇注油的具体操作,阐述一下自己的经验和认识。

风扇的扇叶“偏心”是噪音大的主要原因。优质的风扇,其扇叶的重心在轴心上,运转时非常平稳,噪音很小,而劣质的风扇,往往存在一定的偏差,扇叶的重心没有在轴心上造成“偏心”,这样的风扇转动起来后,就相当于一台振荡器(振荡器就是在电动机轴上加一个偏心轮),随着使用时间的变长,风扇轴承逐渐磨损,或风扇的散热片安装不牢固,出现松动等,都会使震动加剧噪音变大。此类故障最简单的解决办法是尽量把风扇安装牢固,使之震动不起来,当然这种方法没有解决实质性的问题,因为风扇的扇叶仍然“偏心”;另一种方法是给风扇轴承处注油,对震动起到缓冲作用,从而减弱噪音;还有一种方法能从根本上解决问题:把扇叶拆下来,用细线穿过扇叶中心小孔吊起扇叶,如果一端下降,说明这一端较沉,可在砂轮上磨几下,如此几次后,再用细线吊起扇叶时,如果扇叶能在水平位置静止,说明改造成功。 给风扇注油的几个问题:
1.用缝纫机油还是机油,我建议用四冲程摩托车机油,因为缝纫机油很稀,流动性和挥发性强,注油后用不了多长时间就没有了,风扇又会“旧病复发”,而且缝纫机油对震动的缓冲作用也非常小,对于减弱噪音,作用不大,用机油恰好避免了以上两个缺点。
2.注油后的密封问题,风扇注油部位贴着一标签纸,揭下标签纸注油后,该标签纸一般就不能再用了,用什么来代替呢?我选用的是四五层的透明胶带纸。找来一卷透明胶带纸,用小刀横向划一刀,划破大约四五层,然后把这四五层的透明胶带纸一起揭下来就可以用了。注意千万不能只用一层胶带纸,因为一层胶带纸在风扇转动时易振动产生噪音,还有可能破损造成机油飞溅。用透明胶带纸代替标签纸还有一个好处是风扇是否缺油,一看便知,一目了然,不用拆开。
机箱中的风扇一般会有两处,一是CPU风扇,另一是电源风扇,通过请教专家得知,风扇噪音的大小与轴承的关系最大,轴承是一个风扇的心脏。我们常见风扇的轴承类型有以下几种:
含油轴承,这类轴承结构一般是铁环套在铜芯上,中间封存油脂。此类风扇前期的噪音比较小,成本似乎是最低的。但是寿命比较短,一般在20000小时以内。到了使用后期由于油脂的消耗,噪音也会慢慢增大,转速也在降低。这种类型的轴承一般价格在10元以内,并且以小品牌产品居多。
滚珠轴承,这种是世界上使用最普遍的轴承,两个铁环中间有一些钢球或者钢柱,并辅以一些油脂来减小摩擦。使用滚珠轴承的风扇也是市面上最常见的,因为它使用寿命长,发热量小,噪音值会很稳定,而且成本不高。各大品牌如九州风神、超频三等,都在使用这种轴承。
混合轴承,一般是以一个含油轴承搭配一个滚珠轴承,意在发挥两者的长处,起到优势互补。还有就是使用两个滚珠轴承,这样搭配可以有效延长产品的使用寿命, 一般双滚珠轴承的寿命在50000小时以上,多用于服务器。
合金轴承,这是酷冷至尊的专利,酷冷至尊的中高端产品都是使用的这种轴承。该轴承带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯,在风扇运转时含油将形成反向回游,从而避免含油流失,因而提升了轴承寿命。这种设计使得风扇的噪音明显降低,还能延长风扇的使用寿命,只不过价格略高了一些。
磁悬浮轴承,这个技术由著名的散热器制造商AVC带来,Tt的一些产品也会使用该类轴承。磁浮风扇利用磁力原理使风扇悬空且凭借磁浮力吸住扇叶成 360 度定轨围绕轴心形成稳定旋转。磁浮风扇的轴承两端无任何接触物,完全避免了摩擦从而延长了其寿命。这一技术克服了传统风扇转速不均匀、旋转易受阻以及滚轴风扇的运转机械噪音大和受冲击易损坏等缺点。
纳米陶瓷轴承,由富士康研制,该轴承寿命更长,效率更高,噪音更小,目前仅见于富士康散热产品当中。
通过以上的知识我们可以得知,家家乐电脑所使用的长城电源,使用的是含油轴承,虽然没有使用多长时间,但是由于亳州接近黄河,近期降温较快,用户的使用环境温度改善还未来得及跟上,风扇轴承中封存的油脂由于低温产生了凝固,所以开机时会产生较大的噪音,随后由于转动摩擦产生温度r 使油脂融化,润滑条件得到改善,噪音自然也就消失了。
如何解决电脑主机噪音大
一、降低电源噪音
1.清理电源风扇灰尘
首先准备一小瓶的机油和一根牙签,接着将电源从机箱上卸下,打开电源的外壳,将风扇卸下,找到风扇叶片上灰尘聚集的位置,用柔软的刷子将其清理干净。清理工作完成后,在风扇正面的中间一般都会有卷标,将卷标揭开可看到风扇的轴承,用牙签蘸取润滑油点在轴承上,注意油量要适当。完成后将标签粘回去,防止灰尘进入,再将风扇和电源复原即可。需要提醒大家的是,为风扇注油的时不要随便使用机油,劣质的机油不但无助于润滑,反而会使轴承加速磨损,我们应该选择专用产品或者可以使用优质缝纫机油代替。
2.更换静音电源风扇
用户也可以考虑更换静音电源或者风扇,目前市场上有很多静音电源,这些电源通常经过了严格的检测,能够有效降低电源噪音。另外也可以为电源更换更好的散热风扇,更换电源风扇的过程也很简单,关键是要注意风扇和电源的连接部分。
3.缓冲防震
对于电源来说,需要防震的位置不仅仅是风扇和电源之间的连接处,还有电源和机箱之间的连接,除了要固定牢固外,还可以在接触位置添加薄布、胶垫等等缓冲物,甚至可以购买专门的电源防震产品。
4.防止大电流冲击
如果用户的电源噪音是由于开机的瞬间高电流造成的,可以安装滤波器或者是换用一个质量更好的电源,防止大电流冲击产生噪音。还可以购买一些具有滤波器功能的智能电源插座连接主机,以确保电脑电源不受到外界电流的干扰。
二、降低CPU噪音
1.更换风扇或者加装缓冲
既然CPU风扇是噪音源头,我们可以更换一个噪音更低的CPU风扇。当然,要确保CPU风扇所提供的风量足够给CPU散热,千万不可盲目使用低转速CPU风扇来减少噪音,一定要购买那些专门为降低噪音而设计的静音CPU风扇,我们也可以在风扇和散热器接触部位的四角加装缓冲垫,例如海绵、胶垫等。
2.更换散热器
如果实在无法忍受风冷散热器的噪音折磨,可以更换散热器,例如使用新的热管技术散热器,热管技术原理是利用液体的汽化和液化来传递热量。当然,有条件的用户还可以选用水冷散热器,既可达到良好的散热效果,又彻底消除了CPU风扇噪音。
3.安装热敏风扇调速器
所谓热敏风扇调速器,就是一种带有测温探头的自动风扇调速器,使用的时候将测温探头接触散热片,而风扇则连接在调速器上,当温度升高,调速器控制风扇提高转速,当温度较低的时候,调速器控制风扇降低转速,这样也就降低了风扇噪音。
三、降低硬盘工作噪音
1.降低共振噪音
若要减低硬盘噪音,就要最大程度地减少和机箱的共振。大家把硬盘从机箱上拆下来就可以发现,硬盘在不和机箱有任何连接的情况下,工作噪音会非常小。我们可通过增加橡胶垫等方法降低硬盘与机箱共振来达到降噪的目的。
先准备四块1毫米左右厚,指甲壳大小的橡胶垫,然后用剪刀在橡胶垫中间开口,只要硬盘固定螺丝可穿过即可。接下来将硬盘装入机箱的硬盘架上,注意同时要将橡胶垫卡在硬盘架与硬盘之间,并且要将开的口与硬盘的固定螺丝口对齐。最后将硬盘固定螺丝穿过橡胶垫旋紧即可。另外,也可以使用弹性橡皮条制作一个悬挂系统,也就是使用橡皮条将硬盘悬挂在硬盘托架下方,这样避免了硬盘和托架的刚性连接,也就避免了共振噪音。
2.降低读写噪音
要降低硬盘的读写噪音,可以按时对硬盘进行整理,减少档案碎片。这样可以降低磁头的移动范围,同样可以在一定程度上降低硬盘噪音。另外,可以安装专门的硬盘静音工具,这些硬盘工具可以延长硬盘的寻道时间,从而以降低性能为代价(1%左右),降低硬盘噪音。比如Maxtor硬盘可以使用AcousticManagement(声音管理)工具,在纯DOS下执行该工具,会出现如图12的命令参数提示,第一项参数为Quiet模式(最安静,但是硬盘性能降低较多。);第二项为Fast模式(较为安静,硬盘性能有一定降低。);第三项为关闭降噪功能(此时硬盘性能最高但噪音最大);第四项是查看当前硬盘降噪功能的运作状态。
对于IBM/日立硬盘,可以使用IBM硬盘的硬盘管理程序FeatureTool,执行该工具后会自动创建一张IBMDOS2000软盘,然后用这张软盘启动系统。在出现的界面中选择“ChangeAcousticLevel”项(如图13),然后就可以改变硬盘的声音模式,例如可以选择低噪音的安静模式(QuickSeekMode)或高性能的正常模式(NormalSeekMode)。当然,其他品牌硬盘也有类似的专用降噪工具,大家可以去硬盘官方网站查找。此外,主板芯片组也有类似的优化工具,比如INETL的IAA(IntelApplicationAccelerator)软件可以激活硬盘的“自动声音管理”功能。
四、降低光驱噪音
光驱或DVD光驱的噪音是由于内部机件所做物理运动而产生的,所以很多厂商研发了几种降噪技术,如自动平衡系统(ABS)、双动态抗震悬浮系统(DDSS)等,这些技术可以有效降低噪音,所以最好购买具有这些新技术的产品。而用软件对光驱进行降速,以达到降低噪音的目的。例如刻录软件NERO中的NERODriveSpeed程序。安装NERO之后找到NERODriveSpeed并执行,会出现一个“NERODriveSpeed选项”窗口,在“速度设定值”选项下,可设定光驱读取速度值。

五、机箱自身的降噪
如果我们注意认真观察,就可以发现大部分噪音源头都在机箱内部,因此降噪一定不能忘记机箱的功能。
1.捆扎机箱内的连线
对于机箱内散乱的连线,应该予以整理和捆扎,防止连线从CPU风扇、北桥散热风扇、显卡风扇上面穿过,这样不但可以让机箱内显得整齐而有条理,还可以提高散热效率,降低噪音。
2.注意封闭机箱
很多朋友为了方便拔插硬件设备,机箱通常不封闭,有的朋友甚至将机箱的顶板、侧板统统拆除,美其名曰:方便散热。殊不知这样虽然方便了散热,却也让噪音大了几个级别。封闭严密的机箱不但可以有效的阻隔噪音,更可以防止电磁波对人体的危害。
3.加装吸音装置
为机箱加装吸音装置,最为简单的就是利用吸音棉,首先是在易拆卸的侧板上粘贴高音吸音棉,这种吸音棉在一些音响店可以很容易的买到,其不规则的波浪状表面更可使声音的反射吸收更为完全,只要裁切适当的大小,就可隔绝掉1/3的噪音,对于各种风扇的高频噪音效果相当显著。另外,这种吸音棉还可以粘贴在机箱底部。至于另外一侧,由于空间紧张,可以利用主板附带的发泡材料代替,对于中低音有一定的吸收效果。此外,还可以在电源风扇处安装吸音装置,将向外散发的电源风扇噪音也屏蔽起来,做到严丝合缝。
4.慎用机箱风扇
对于机箱来说,安装更多的风扇不但无益于散热,而且容易干扰风路,造成散热不畅。因此要保证机箱的散热通畅,除了机箱前部进风扇、后部或顶部的排风扇有必要之外,其实只要我们合理建设好机箱内部风道,其他位置的风扇都可以不用
随着开关电源技术的不断发展和日趋成熟,各个应用领域对开关电源的需求也不断增长,但是,开关电源存在严重的电磁干扰(EMI)问题。它不仅对电网造成污染,直接影响到其它用电电器的正常工作,而且作为辐射干扰闯入空间,对空间也造成电磁污染。于是便产生了开关电源的电磁兼容(EMC)问题。电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
开关电源的电磁干扰可分为传导干扰和辐射干扰两大类。传导干扰通过交流电源传播,频率低于30 MHz。辐射干扰通过空气传播,频率在30MHz以上。
本文针对一种桌面式180W塑壳开关电源(负载是12V/15A的半导体制冷冰箱,电源外形大小205mm×90mm×62mm)所存在的电磁干扰超标问题,从原理上进行了分析,并探讨了解决方案。
1 180 W开关电源的电路结构分析与电磁干扰测试
1.1 主电路与结构布局分析
该开关电源的电路原理如图1所示。
电容滤波整流器功率因数低,整流二极管导通时间较短,滤波电容充电电流瞬时值的峰值大,整流后的电流波形为脉动状,产生高的谐波电流。
半桥电路中高频导通和截止的S1、S2、D3、D4和变压器T1是开关电源的主要骚扰源,产生高频高压的尖峰谐波振荡,该谐波振荡产生的高次谐波,通过开关管与散热器问的分布电容传入内部电路或通过散热器及变压器向空间辐射。
该开关电源的内部布局如图2所示,左边是交流电源输入和直流输出,靠左边上下两侧留有通风孔,风机在右边,采用向外抽风方式散热,保证塑壳内的热量及时排出,避免热量在塑壳内积聚。该布局的优点是通风路比较通畅,但也存在缺点—输入输出接口电缆安装得较近,在它们之间容易产生空间耦合,形成辐射骚扰。
1.2 电磁干扰测试
表l所列为测得的7~21次谐波电流的数值,其中11、15、17次谐波电流都超标。
辐射骚扰预测结果在30~50MHz和100MHz处超出限值,如图4所示。
2 电磁干扰的抑制
2.1 谐波电流的抑制
采用功率因数校正可以解决谐波电流超标的问题。有源功率因数校正采用Boost升压PFC电路,功率因数提高到O.99以上,使得谐波电流很小,但电路复杂,成本也不低,而且电路中的开关管和高压整流二极管的开关噪声将成为新的骚扰源,使整机的EMI达标增加了难度。
考虑到在交流输入电压(AC 220~250V)范围内,满足电压调整率情况下,适当减小滤波电容,输入串联电阻可以在一定程度上降低滤波电容充电电流瞬时值的峰值,满足谐波电流限值,且功率损耗在可以接受的范围之内,整机电源效率下降不多,也不失为较好方法。采用这一方法后实测谐波电流值如表2所列。
2.2传导骚扰的抑制
传导噪声主要来源半桥变换器中功率开关管S1及S2以频率25 kHz交替工作,功率开关管集电极发射极电压Uce和发射极电流,。波形接近矩形波。傅立叶分析表明,矩形波脉冲具有相当宽的频率带宽,含有丰富的高次谐波,脉冲波形的频谱幅度在低频段较高。另外,功率开关管在截止期间.高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
输入滤波器是为变换器的电磁骚扰电平和外界的电磁骚扰源设计的一种低阻抗通道(即低通滤波器),以抑制或去除电磁骚扰,达到电磁兼容的目的。
如图5所示,输人滤波器是由电感(LFI、LF2)和CY电容(C4、C5)及Cx电容(C1、C2、C3)组成的低通滤波器电路构成。对频率较高的噪声信号有较大的衰减。C1、C2、C3是滤除共模干扰的电容,C4、C5是滤除差模干扰的电容,LF1、LF2是共模线圈。
图3中低频传导干扰(O.15~lMHz范围)超标,共模噪声的主要骚扰源是功率开关管,低频传导干扰抑制以增加共模电感的电感量为主,当共模电感从原设计的15mH增加到24mH时,低频传导干扰最大处下降30dB,得到了显著改善。如图6所示。
输入滤波器对20MHz以下噪声抑制有明显的效果。理想输入滤波器是低通滤波器,但实际上是带阻滤波器,电容器的引线电感和电感线圈上的寄生电容,在频率较高时影响就不能忽视。在1MHz时就变得十分明显了。
当开关电源频率增加时,所需的共模电感可大大减小,共模电感体积也减小。但是,开关电源在20MHz以上频带的辐射噪声份量有所增加,给辐射骚扰的达标带来麻烦。开关频率和共模电感的关系如表3所列。
由于共模电感线圈存在寄生电容,高频噪声成分经过寄生电容向外发射骚扰,故使用单个大感量共模电感不容易达到好的高频滤波效果,一般采用两个共模电感,同样的电感量抑制高频噪声很见效,将有6dB以上的差值。
Cx电容器高频阻抗频率特性是一个关系电磁骚扰抑制效果的重要参数。电容器在高频使用时等效为r(等效串联电阻)+c+L(等效串联电感)电路。由于电容器自身的固有电感(即等效串联电感)存在,在频率低的范围,电容器电抗呈容性,在频率高的范围,电容器电抗呈感性,这时抑制骚扰的能力就明显下降。电容器的固有引线电感越小和骚扰源的高频内阻抗越大,则抑制骚扰的效果越好。
首先,从电磁骚扰源产生的机理人手,查找辐射骚扰源的所在,从根本上降低其产生辐射骚扰噪声的电平。在输出电压比较低的情况下,输出整流器和平滑电路的干扰可能比较严重+通过减小环路面积可以抑制di/dt环路产生的磁场辐射。整流及续流二极管工作在高频开关状态,也是个高频骚扰源。二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响,使之工作在很高的电压及电流变化率下,且产生高频振荡,二极管反向恢复的时间也越长,则尖峰电流的影响也越大。
C4及Cs的引线和连接地引线应尽量短,以使接地阻抗尽量小,噪声能经过电容旁路到地线,C4及C5取较大电容量滤波效果好,但是,随着电容量的增加泄漏电流也增加了,而泄漏电流值是电气安全中的重要指标,决不允许超过规定数值一一般的漏电流限制是3.5 mA,此桌面式塑壳开关电源属手持式设备,最大漏电流限制为O.75 mA,实测值为O.55mA。
电源输入线缆要短,滤波器尽量靠近输入端口,避免滤波器输入输出发生耦合,而失去滤波作用。接地尽量简短可靠,减小高频阻抗,使干扰有效旁路。经过数次整改后,得到满意的结果如图7所示。
2.3辐射骚扰的抑制
辐射骚扰足指由任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰。
通常在电路元件布局上,应尽量使输入交流和输出直流插座(包括引线)分开并远离。采用一端输入另一端输出是.种合理的布局。但考虑电源内部散热通风,该电源采用图2的散热结构。不可回避的问题是输入输出线缆之间可能发生空间耦合,当有高频传导电流通过时就会产生强烈的辐射。
首先,从电磁骚扰源产生的机理入手,查找辐射骚扰源的所在,从根本上降低其产生辐射骚扰噪声的电平。在输出电压比较低的情况下,输出整流器和平滑电路的干扰可能比较严重,通过减小环路面积可以抑制di/dt环路产生的磁场辐射。整流及续流二极管工作在高频开关状态,也是个高频骚扰源。二极管的引线寄生电感、结电容的存在以及反向恢复电流的影响,使之工作在很高的电压及电流变化率下,且产生高频振荡,二极管反向恢复的时间也越长,则尖峰电流的影响也越大。
铁氧体磁环和磁珠使用方便,价格便宜,抑制电磁干扰效果明显。铁氧体电感的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路,L和R都是频率的函数。电阻值随着频率增加而增加,这样就构成了一个低通滤波器。低频时R很小,L起丰要作用,电磁干扰被反射而受到抑制;高频时R增大,电磁干扰被吸收并转换成热能,使高频干扰大大衰减。不同的铁氧体抑制元件,有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高,抑制的频率就越低。此外,铁氧体的体积越大,抑制效果越好。在体积一定时,长而细的形状比短而粗的抑制效果好,内径越小抑制效果也越好。铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入、输出电路,则应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。
整流二极管使用肖特基二极管,其阳极套铁氧体磁珠(φ3.5×φ1.3×3.5),直流输出线缆用铁氧体磁环绕(φ13.5×φ7.5×7)2.5圈且靠近出口处。整改后辐射干扰最大处下降了约lOdB,但40MHz和100 MHz处余量较小,准峰值测试仅有5dB裕量。考虑到认证过程繁琐,周期长,而且各个认证检测服务中心之间允许有2~3dB的误差,产品的预测应在6dB以上的裕量为合适,如图8所示。
铁氧体磁珠、铁氧体磁环的使用对骚扰源噪声的抑制有了较大改善,如仍还不能满足要求,只好采用屏蔽措施,在输入输出之间用2mm厚的铝板隔离,以切断通过空间耦合形成的电磁噪声传播途径。结果辐射骚扰噪声裕量达到了12dB以上,抑制噪声效果相当明显。通过以上措施大大降低辐射骚扰噪声电平,如图9所示。
3m法电波暗室与IOm法电波暗室测试规定限值的转换:由于标准GB9254认定ITE(信息技术设备)在10m测量距离处得到辐射骚扰限值,而较多的EMC检测服务中心是在3m电波暗室内测试,因为场强大小与距离成反比,所以在3m法中测得的噪声电平比在10m法时的噪声电平值要下降10 dB。

图4、图8、图9是由3m法电波暗室测得,其辐射骚扰限值为30~230MHz准峰值限值40dB,230~1000MHz准峰值限值47dB。图10是由10m法电波暗室测得,图9与图lO比较,辐射噪声波形相差不多。仅在儿个频率点的噪声电平略有增加。
3 结语
经过以上的整改后,再次测试l80W电源的电磁兼容完全达到了设计要求。在电源设计初期解决EMI问题,结构尚未定型,可选用的方法多,有利于降低成本。
除以上所述的抑制措施外,还有其它一些方案,但设计方案都要兼顾电源成本。
与EMI相关的因素多且复杂,仅做到上述的几点是远远不够的,还有接地技术、PCB布局走线等都是很重要的。电磁兼容的设计任重而道远,我们要不断进行研究,以使我国的电子产品电磁兼容水平与国际同步


