树莓派 5 主动散热器实测：风扇调速策略与满载温度
给树莓派 5 装上带风扇的主动散热器后，通过三阶段压力实验实测风扇的启停温度、换挡逻辑和满载散热能力：4 核满载稳定在 72.2°C，远低于 85°C 降频线。
树莓派 5 的性能比前代强了不少，发热也随之水涨船高。裸奔状态下长时间高负载很容易撞到 85°C 的降频温度墙，所以我给它装了一个带 PWM 风扇的主动散热器。
装上之后自然想验证几个问题：风扇到底转不转？什么时候转？满载时压不压得住温度？ 树莓派系统内核直接把温度和风扇转速都暴露了出来，不需要装任何额外软件，写个脚本采样一轮压力测试就能得到完整答案。
监控接口：温度和转速从哪里读
树莓派 5 上读取温度和风扇状态的途径：
| 信息 | 接口 | 示例输出 |
|---|---|---|
| CPU 温度 | vcgencmd measure_temp | temp=47.2'C |
| CPU 温度（毫摄氏度） | /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp | 46300 |
| 风扇转速 RPM | /sys/class/hwmon/hwmon3/fan1_input | 1904 |
| 风扇 PWM 占空比（0–255） | /sys/class/hwmon/hwmon3/pwm1 | 75 |
| 散热档位（0–4） | /sys/class/thermal/cooling_device0/cur_state | 1 |
| 是否降频 | vcgencmd get_throttled | throttled=0x0 |
其中 hwmon3 的名字是 pwmfan（可用 cat /sys/class/hwmon/hwmon3/name 确认），说明风扇是主板直接驱动的 PWM 风扇，内核的 thermal 框架会根据 CPU 温度自动调整 cur_state 档位（0 停转，4 全速），不需要任何用户态配置。
刚装好散热器开机时，空闲温度约 47°C，风扇已经在低速档运转（约 1900 RPM）——风扇确实在工作，接下来就是定量验证。
实验设计：三阶段压力测试
要观察风扇的完整行为，需要让温度经历“低 → 快速升高 → 高 → 回落”的完整循环。实验分三个阶段，全程每 2 秒采样一次温度、转速、PWM 和档位：
flowchart LR
A["空闲 60 秒<br/>记录基线"] --> B["4 核满载 240 秒<br/>观察升温与风扇响应"]
B --> C["撤载冷却 240 秒<br/>观察降温与风扇降档/停转"]
满载负载用纯 CPU 忙循环生成，4 个核心各钉一个进程，不依赖任何第三方压测工具：
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# 每个核心跑一个 bash 算术忙循环
for c in 0 1 2 3; do
taskset -c $c bash -c 'x=1; while :; do x=$(( (x*1103515245 + 12345) & 0x7fffffff )); done' &
done
# 测试结束后 kill 这些后台进程即可
采样脚本的核心是每 2 秒读一次 sysfs 接口并记录为 CSV：
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temp=$(awk '{printf "%.1f", $1/1000}' /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp)
rpm=$(cat /sys/class/hwmon/hwmon3/fan1_input)
pwm=$(cat /sys/class/hwmon/hwmon3/pwm1)
cool=$(cat /sys/class/thermal/cooling_device0/cur_state)
echo "$elapsed,$phase,$temp,$rpm,$pwm,$cool" >> log.csv
sleep 2
实测结果
完整测试的温度与转速曲线：
三个阶段的关键数据：
| 阶段 | 温度 | 风扇行为 |
|---|---|---|
| 空闲（60 s） | 平均 48.0°C | 低速档约 1960 RPM；温度降至约 46°C 时完全停转 |
| 4 核满载（240 s） | 峰值 72.2°C 后进入平台期 | 3 秒内响应启动，逐级升档，最高约 6300 RPM（3 档） |
| 冷却（240 s） | 20 秒内从 70.5°C 跌至 55°C | 随温度逐级降档，回到低速档约 2030 RPM |
几个值得注意的细节：
- 温度响应极快：满载开始后 2 秒内 CPU 温度就从 47°C 冲到 56°C，风扇几乎同步启动，温控链路没有可感知的延迟。
- 满载平衡温度 72.2°C：4 核压满后温度在 72°C 附近进入平台，风扇稳定在 3 档（约 6300 RPM），始终没触发最高的 4 档。
- 没有降频：测试结束后
vcgencmd get_throttled返回0x0，确认全程未降频，距离 85°C 的降频线还有 13°C 余量。 - 降温同样快：负载撤掉后 20 秒降 15°C，说明散热器和风扇的热交换效率不错，热量不会闷在板子上。
风扇的自动调速策略
把风扇档位对温度画出来，可以看到完整的升档/降档路径：
实测的换挡温度点：
| 变化 | 触发温度 | 对应转速 |
|---|---|---|
| 停转 → 1 档 | 约 50°C（升温快，采样到 56°C 时已在转） | 约 1900 RPM |
| 1 档 → 2 档 | 约 62°C | 约 2800–3800 RPM |
| 2 档 → 3 档 | 约 66°C | 约 4600–6300 RPM |
| 3 档 → 2 档（降温） | 约 60°C | — |
| 2 档 → 1 档（降温） | 约 54°C | — |
| 1 档 → 停转（降温） | 约 46°C | — |
注意升档和降档的温度点并不重合：升到 2 档要 62°C，但降回 1 档要等到 54°C；停转更是要等到 46°C。这种迟滞（hysteresis）设计是有意的——如果升档降档用同一个阈值，温度在临界点附近波动时风扇会反复启停、转速抖动，既吵又伤风扇。错开几摄氏度后，风扇在每个档位都能稳定停留。
另外，空闲时风扇会完全停转而不是一直保持低速，日常轻负载使用基本听不到风扇声音，只有真正上负载时才会启动。
结论
这次实测回答了开头的三个问题：
- 风扇确实在转，由内核 thermal 框架按 CPU 温度全自动调速，0–4 共 5 档，开箱即用；
- 启停逻辑清晰：约 50°C 启动、62°C / 66°C 逐级升档，降档带迟滞，低于约 46°C 彻底停转；
- 散热能力充足：4 核满载稳定在 72.2°C，离 85°C 降频线还有 13°C 余量，且撤载后降温迅速。
对日常使用来说，这个散热器的效果让人放心：轻载时静音（风扇停转），重载时压得住温度。如果你的树莓派 5 经常跑编译、转码这类持续高负载任务，主动散热器是值得装的。