我們已經進入需要高性能和電路小型化的電子產品革命時代。電子系統性能的提高和尺寸的縮小已經導致功耗與散熱的增加。因此，從個人電腦到高端服務器的不同解決方案頻頻出現熱管理問題。系統冷卻/熱管理已成為所有高性能電子系統的關鍵任務。通常采用強制對流方式來實現熱管理。強制對流方式通過轉移熱源內部及周圍的空氣來提高散熱。采用無刷直流（BLDC）風扇能夠輕松實現上述目的。此類風扇的轉速取決于其RMS電壓。

通過全速運行風扇可以實現熱管理，但是風扇的高轉速會導致以下問題：

●提高可聞噪聲

●增加功耗

●縮短使用壽命（機械磨損）

●增加堵塞（集塵）

然而，風扇低于所需轉速運行時又會導致冷卻不足，從而造成組件過熱。過熱會造成組件故障。為了解決此類問題，必須根據環境條件（即：溫度）控制風扇轉速。

風扇轉速可采用以下方式控制：

1. 直接PWM→通過提高或降低用于控制轉速的脈寬（即：改變占空比）可以實現脈寬調制（PWM）。

2. 線性調節→線性調節器可以控制風扇的直流電壓，進而控制風扇轉速。

3. DC-DC調節→此方式與線性調節大同小異，其區別是采用開關調節器替代線性調節器。

直接PWM方法因其具有低功耗、低成本、易于設計等優勢，較為常用。熱管理所用BLDC風扇大部分為4線，而部分老式設計為3線和2線。

4. 線風扇

此類BLDC風扇的四根線分別用于供電、接地、轉速表輸出和PWM輸入。典型4線無刷直流風扇如圖1所示。

圖1：典型4線直流風扇

4線直流風扇包含霍爾效應傳感器，其可以感測轉子轉動時產生的旋轉磁場。霍爾效應傳感器的輸出為脈沖串，其周期與風扇轉速成反比。每轉產生的脈沖數量取決于風扇極數。就最常見的4極無刷直流風扇而言，霍爾效應傳感器的轉速表輸出在每轉會產生2個脈沖。如果風扇由于機械或其他故障而停止轉動，則轉速表輸出信號穩定到某個邏輯低電平或高電平。此類風扇轉速單位為每分鐘轉數（RPM）。此類風扇的轉速表輸出如圖2所示。

圖2：風扇轉速表輸出

風扇采用標準尺寸，一般為40毫米、80毫米和120毫米。為冷卻應用挑選風扇時，最重要的考慮指標是風扇的排風量。排風量一般用每分鐘立方英尺（CFM）或每分鐘立方米（m3/分鐘）來衡量。風扇葉片的尺寸、形狀和槳距都會影響風扇的排風量。小風扇在給定時間內排除相同空氣需要以比大風扇更高的轉速運行。

空間受限以及由于物理尺寸限制而需要更小風扇的應用所產生的噪聲會明顯增強。

為了控制產生噪聲，可以配置風扇控制器以盡可能低的轉速驅動風扇，同時將工作溫度保持在安全限制范圍內。與始終全速運行風扇的系統相比，這種方法還可以延長風扇的使用壽命。

風扇制造商在其數據表中指定占空比與RPM關系，其容差高達±20%.為了確保風扇以預期轉速運行，系統設計人員需要以比額定值高20%的轉速運行風扇，以確保制造商供應的所有風扇都能夠提供足夠的冷卻。這樣可能導致噪聲過高和功耗增加。

風扇制造商會規定PWM占空比與額定風扇轉速的關系，并通過數據點表格或關系圖顯示。圖3舉例說明此類信息，其中橫軸顯示PWM控制占空比（%），而縱軸顯示RPM風扇轉速。

圖3：占空比與速度關系圖

值得注意的是，在PWM引腳的低占空比狀態下，所有風扇的表現并不一致。某些風扇在PWM引腳占空比接近0%時會停止旋轉，而有些風扇此時仍繼續轉動。這兩種情況下，占空比與RPM關系可能是非線性關系，也可能是并未指定。同樣，兩臺相同風扇在相同占空比情況下轉速可能不同。在利用占空比與RPM信息時，應當使用線性區中明確限定風扇行為的兩個數據點。從圖4可以看出，PWM占空比為0情況下轉速并非0.圖4另外說明，對于給定的PWM占空比，相同風扇具有不同轉速。

圖4：相同風扇轉速與占空比對比