Verschiedenes, Lüfter-Typen, -Regler und PWM-Filter:
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SMD-Lüfter-Regler

SMD-Lüfter Regler Kostengünstiger kleiner SMD-Lüfter Regler: Conrad-Elektronik (Art.Nr.: 118028 -  ZA )

Kennlinie: Zwischen 30 und 50°C wird die Spannung linear von ca. 6 auf knapp 12V erhöht.
Montage: Der Ring muß auf Metall geschraubt werden, da er als Kühlung für den Treibertransistor dient.
Belastbarkeit: Mehr als 300mA würde ich ihm nicht zumuten wollen.

Ich installiere die Regler inzwischen fast an jedem Lüfter - Es vermindert den Lärm und erhöht die Lebensdauer des Lüfters.
Bild unten: Steuerung für einen Gehäuselüfter in einem (alten) Shuttle-XPC. Das Lüfterschutzgitter wird gleich zur Kühlung des Leistungstransistor "missbraucht".

SMD-Lüfter Regler


PWM-Filter

Viele Lüfter-Regler arbeiten mit Pulsbreiten-Modulation (PWM).
Falls der Lüfter darauf mit stärkeren Motorgeräuschen reagiert, hilft ein kleiner RC-Filter.
Folgende Dimensionierung sollte für die meißten Lüfter bis etwa 1.5W stimmen.

PWM-Filter

RC-Filter für einen AC-Silencer (HIS X800 Pro - IceQ II).
220µF/16V und 3* 47Ohm/0.25W parallel. (= 16Ohm/0.75W).

PWM-Filter

Dimensionierung des Lüftertreibers

Analoge Leistungs-Endstufen für die Lüfter-Steuerung bzw. Regelung.
Grobe Abschätzung für den Treiber-Transistor (FET oder bipolar)


UFAN = Spannung am Lüfter
IFAN = gemessener Strom für einen realen Lüfter (120er Papst)
UDS bzw. UCE = DS-Spannung des FETs bzw. CE-Spannung des Transistors
PDS bzw. PCE = Verlustleistung des FETs bzw. bip. Transistors (IBE wird vernachlässigt)
IR=const = Strom eines ohmschen Verbrauchers
PR=const = Berechnete Verlustleistung bei Verwendung eines ohmschen Verbrauchers


U(Fan) [V] I(Fan) [A] U(DS/CE) [V] P (DS/CE) [W] I(R=const) [A] P(R=const) [W] Bemerkung
0 0,000 12,00 0,00 0,000 0,00 läuft nicht
1 0,000 11,00 0,00 0,009 0,10 läuft nicht
2 0,000 10,00 0,00 0,018 0,18 läuft nicht
3 0,004 9,00 0,04 0,028 0,25 läuft nicht
4 0,039 8,00 0,31 0,037 0,29
5 0,048 7,00 0,34 0,046 0,32
6 0,055 6,00 0,33 0,055 0,33
7 0,063 5,00 0,32 0,064 0,32
8 0,072 4,00 0,29 0,073 0,29
9 0,081 3,00 0,24 0,083 0,25
10 0,090 2,00 0,18 0,092 0,18
11 0,099 1,00 0,10 0,101 0,10
12 0,110 0,00 0,00 0,110 0,00

Es ist erkennbar, daß der Lüfter oberhalb der Spannung bei der er anläuft, sich fast wie ein ohmscher Verbraucher verhält (gelbe und blaue Linie).

Grafik Leistungsbedarf

U0 = Versorgungsspannung (12 V)
I0 = Nennstrom des Lüfters (bei U0)

Damit ergibt sich für den Leistungs-Transistor: P (U) = ( U0 * U - U 2) * I0 / U0

und das Maximum der Parabel ist mit dP / dU = 0 bei U0 / 2 , Pmax = U0 * I0 / 4


Luft-Durchsatz: Versuch einer Dimensionierung (quantitative Abschätzung)

Energie- und Wärme-Bilanz eines "standard-PCs" (Quelle: c't Nr. 10 / 5.5.2003, P.176 f.f.)
Verbraucher Leerlauf (Watt) Vollast (Watt) Bemerkungen
CPU 33 70 TDP (siehe unten)
VRMs 5 25 Intel VRM-Spec.
GraKa 15 40 Mainstream 3D
RAM 2 4 ("vorsichtig" geschätzt)
Chipsatz 4 8 ("sehr vorsichtig" geschätzt)
HDisk 6 12 1 standard IDE-Platte
PSU 30 60 Mainstream ATX-Netzteil
95 219
"Thermal Design Power" aktueller Intel P4 Prozessoren (Quelle: developer.intel.com)

Grafik TDP-Taktrate

Digital-Thermometer

Theorie ist schön.

Nachmessen ist trotzdem nicht verkehrt ;-)

Ein bisschen Physik zum Aufwärmen ;-)

Vereinfacht nehmen wir ein ideales Gas und konstanten Druck an:
dQ = Cp * dT = 5/2 * N * k * dT
Cp = spezifische Wärmekapazität (p = const.) [J/(molK)]
Q = Wärmemenge in [J]
T = Temperaturdifferenz in [K]
k = Boltzmann-Konstante = 1,380658 * 10^-23 J/K
N = Teilchenzahl

... noch einfacher wird's mit einfachen Techniker-Formeln und der Annahme, daß alle relevanten Parameter im schlimmsten Falle linear abhängig von T sind (z.B.: P*V = R*T) und sich daher im betrachteten System (298K < T < 313K) um höchstens 5% ändern.

dQ = Cm * dT

Cm (Luft) = 1,005 J/gK (bei 20°C, 1013 hPa)
Dichte (Luft) ca.= 1,25 g/l

Einlasstemperatur = 25°C
Auslasstemperatur = 40°C
Temperaturdifferenz dT = 15K

Eingesetzt ergibt das:
dQ = 1,005 J/gK * 15K / 1,25 g/l = ca. 12 J/l

Um 95 W Abwärme abzuführen sind also knapp 7,9 l/s (= 0,475 m³/min.) Luft nötig.

Daraus ließe sich vielleicht folgende Faustregel gewinnen:

minimaler Luftdurchsatz = 0,5 m³/min. pro 100 Watt

In einem (Lärm-)gedämmten PC ist der Wärmeaustausch über das Gehäuse nicht gegeben. Zusätzlich wird durch die rauhe Oberfläche der Damm-Matten die Konvektion behindert. In diesem Fall muß die gesamte Luftmenge durch das Gehäuse "gepumpt" werden, wenn die thermischen Grenzwerte für MotherBoard, RAM, Festplatten, usw. eingehalten werden sollen.


80er Lüfter-Auswahl

Die Lüfter, die ich hauptsächlich verwende (meißt mit elektronischer temperaturabhängiger Drehzahlregelung).
Je nach verwendetem Kühler und Einbau machen die bei bestimmten Drehzahlen unangenehm Lärm (Sirenen-Effekt) - da hilft dann nur durch Ausprobieren die beste (leiseste) Kombination zu finden.
Je nach Kühler erzielt man auch vollkommen unterschiedliche (Lärm-) Resultate wenn man den Lüfter in 2, 4 oder 10mm Abstand zum Kühlkörper montiert. Die Aussage - der Lüfter xy sei besser als der Lüfter yz - ist ziemlich unsinnig.

Gehäuse-Lüfter

Hersteller
Verax
Arctic Cooling
Noiseblocker
Typ
CAIRdb Lüfter KP2
Arctic Fan Pro TC
NB-UltraSilentFan-S2 Blue Bulk (80mm)
Bild
Verax KP2
Arctic Cooling Pro TC
Noiseblocker S2
<< leiser
lauter >>

CPU-Lüfter für P3 und Northwood/Willamette-P4, sowie für 2U-Gehäuse (die genannten sind nicht besonders leise, aber sehr zuverlässig)

AddA (EKL)
AD0812LB-A73GL
80er Lüfter Titan
TFD-8025H12C
(ebm-) Papst
8412NGMLV
NoiseBlocker
(keine Typ-Bez.)

Nachtrag - Stand 2007:
Die Adda- und Papst-Empfehlung gilt weiter uneingeschränkt. NB und Titan würde ich heute durch YS-Tech ersetzen.