Pwm: co to jest i do czego służy fanom

Coś, co na pewno niewiele osób już wie, co prawie nikt nie zauważa pod względem cech fanów PC, dotyczy funkcji PWM, do której musisz mieć ważną wiedzę związaną z techniczną częścią informatyki. Jednak użytkownicy komputerów są bardziej przyzwyczajeni do tej funkcji, niż nam się wydaje.

Zadania realizowane przez PWM działają w tle i nie są zauważane, chociaż jego zalety są widoczne na komputerach, których używamy.

W ostatnich latach producenci sprzętu zwrócili szczególną uwagę na to, że prędkość wentylatorów chłodzących różne urządzenia elektroniczne, takie jak komputery, może być skutecznie kontrolowana przez układy scalone elementów. osobiste.

Ewolucja technologii wykorzystywanej przez wentylatory elektryczne w dzisiejszym sprzęcie elektronicznym jest bardzo ważna. Wentylatory używane od wielu lat, które z kolei zostały zmodyfikowane, aby oferować coraz więcej zalet.

Ale nie zawsze tak było, ponieważ jeszcze nie tak dawno temu możliwość, że komputer milczał i że zawierała funkcję kontroli prędkości wentylatorów, nie występowała w żadnym modelu.

Kilka lat temu nie znaleźliśmy żadnej formy aktywnego chłodzenia na komputerach x86, głównie dlatego, że nie generowały nadmiaru ciepła w obudowach komputerów. Ale zaczęło się to zmieniać z pierwszymi 486 komputerami, które wymagały więcej zasobów do wykonywania coraz większej liczby zadań.

Od tego czasu do dziś komputery zaczęły zużywać coraz więcej energii, a także generować więcej ciepła, chociaż zaczęły również uzyskiwać wyższe wydajności.

W tym celu oprócz ewolucji komponentów systemy chłodzenia również uległy ważnym zmianom i ewolucji, głównie pod względem sposobu kontrolowania prędkości wentylatorów, co odbywa się za pomocą PWM.

Dzięki prostemu „modowi woltowemu”, za pomocą którego można wybrać 5, 7 lub 12 V z klasycznego złącza Molex, możesz kontrolować prędkość wentylatorów kilka lat temu.

Następnie zaczęto stosować rezystory w celu zmniejszenia prędkości wentylatorów, a także zastosowania potencjometrów i rezystancji termicznych, tym samym sprawując ręczną kontrolę prędkości w szerokim zakresie. Znany rehobus.

Ale obecnie, jeśli chcesz kontrolować prędkość wentylatorów i pomp, najczęściej używaną i wydajną opcją jest sterowanie PWM lub użycie sterowników takich producentów jak Corsair lub NZXT do zarządzania prędkością naszych wentylatorów za pomocą oprogramowania lub BIOS..

Indeks treści

Charakter

Dzisiaj producenci wypuszczają na rynek płyty główne klasy średniej wyposażone w co najmniej 4-pinowe złącze PWM. W przypadku większego budżetu wysokiej klasy płyty główne zawierają cztery lub więcej 4-pinowe złącza, które kontrolują prędkość systemów chłodzenia sprzętu.

Pomimo tej ewolucji wciąż jest wiele osób, które nie wiedzą o tej funkcji płyty głównej, która pojawiła się w 2003 roku, lub nie biorą jej pod uwagę przy zakupie komputera. Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że dziś nadal możemy znaleźć producentów wentylatorów tworzących ich komponenty, w tym nieaktualne 3-pinowe złącza.

Z tego powodu wyjaśnimy, czym jest sterowanie PWM, jak zarządza prędkością pomp i wentylatorów oraz jakie korzyści uzyskuje się, wiedząc, jak korzystać z tej funkcji, która jest nadal ignorowana przez większość użytkowników.

Jak działa PWM

Działanie PWM wymaga obwodu, który ma części spełniające różne funkcje. W tym obwodzie komparator działa jako łącze i składa się z jednego wyjścia i dwóch różnych wejść.

Dokonując konfiguracji należy pamiętać, że jedno z dwóch wejść zajmie się zapewnieniem miejsca dla sygnału modulatora. Z drugiej strony drugie wejście musi być podłączone do oscylatora typu piłokształtnego, aby funkcja mogła być poprawnie wykonana.

Sygnał dostarczany przez zębaty oscylator decyduje o częstotliwości wyjściowej. Przez lata system PWM udowodnił już, że działa poprawnie, dzięki czemu jest szeroko stosowaną funkcją, jeśli chodzi o zarządzanie dostępnością zasobów energetycznych.

Rodzaje fanów komputerów

Biorąc pod uwagę liczbę kabli, z których wentylator pochodzi z fabryki, można je rozróżnić według trzech głównych rodzajów połączeń.

1. Jeśli mają tylko dwa przewody uziemiające, wentylatory mają połączenia dodatnie i ujemne. Druga grupa wentylatorów ma trzy przewody; dwa są odpowiedzialne za zasilanie wentylatora, podczas gdy trzeci przenosi sygnał tachometru, znany również jako „Tach”. Za pomocą tego trzeciego kabla można przesłać sygnał o równej częstotliwości przy prędkości wentylatora, mierzonej w RPM (obrotach na minutę). Ostatni typ wentylatorów jest wyposażony w cztery kable, które nazywamy „wentylatorami PWM”. Jeden drut jest uziemiony, drugi odpowiada za moc, trzeci liczy RPM, a czwarty przekazuje impulsy do wentylatora.

Zastosowania sterowania PWM

Chociaż może się wydawać, że termin PWM (modulacja szerokości impulsu) lub modulacja szerokości impulsu, w języku hiszpańskim, jest mało używany, prawda jest taka, że ​​zwykle jest szeroko stosowany w dziedzinach takich jak elektrotechnika i może być przydatny w różnych sektorach, takich jak telekomunikacja, serwosilniki, sprzęt audio i wiele innych.

Ostatecznie PWM pełni funkcję przełącznika, stale go włączając i wyłączając, dostosowując w ten sposób moc pobieraną przez silnik pompy lub wentylator.

Silnik ten jest podstawową częścią układu PWM odpowiedzialnego za sterowanie prędkością pomp i wentylatorów, pracującym przy + 12V (pełna moc) lub 0 V (zerowa moc).

Prędkości osiągane przez pompy i wentylatory będą bezpośrednio określone przez szerokość sygnału PWM lub, co jest takie samo, przez czas, w którym silnik pozostaje włączony.

Aby dać nam pomysł, 10% cykl pracy oznacza, że ​​PWM wyśle ​​kilka impulsów mocy w pewnym okresie czasu, powodując, że silnik będzie pracował z niską prędkością. Przeciwnie, przy 100% cyklu pracy wentylator lub pompa pracuje z maksymalną prędkością, to znaczy z ciągłym uruchomieniem silnika.

Chłodzenie cieczą

Zużycie energii wymagane przez pompy stosowane do chłodzenia wody jest znacznie wyższe, dlatego energia jest w większości podłączona do złącza Molex, podczas gdy pozostałe dwa kable PWM i obrotomierz są połączone do nagłówka płyty głównej w celu zarządzania PWM, a także szybkością.

W przypadku braku sygnału PWM w wentylatorach, praca będzie na maksymalnej mocy, podczas gdy pompy chłodzenia cieczą będą miały średnią prędkość. Innymi słowy, jeśli chcesz uruchomić pompę z pełną mocą, będziesz musiał podłączyć ją do sygnału PWM, który jest ustawiony na 100% cyklu pracy.

Złącze Molex w pompie D5 (seria Corsair Hydro X), chociaż można je również kupić z 4-stykowym złączem PWM.

Wentylatory klasy premium zawierają własne unikalne sterowniki IC w rdzeniu silnika, które wytwarzają pochylony sygnał PWM zamiast płaskiego kwadratu. Te ostatnie sygnały powodują denerwujące piski w momencie, gdy prędkość wentylatora jest minimalna.

Ten irytujący hałas wynika z faktu, że gdy silnik otrzymuje nagły wzrost mocy, powoduje to ruch wirnika, generując w ten sposób kliknięcia, które czasem denerwują użytkownika.

Aby tego uniknąć, musisz zastosować specjalne układy scalone, które zapewnią, że zapłon silnika będzie płynniejszy po otrzymaniu doładowania.

Dlaczego PWM jest tak ważny?

Prawie wszystkie wentylatory komputera wyłączają się, gdy napięcie jest ustawione na około 5 V lub mniej. W takich przypadkach wentylatory przestają działać i nie obracają się, dlatego podany przez producenta zakres prędkości jest często osiągalny tylko przy użyciu regulacji PWM.

W ten sposób, dzięki sterowaniu PWM, wentylatory mogą pracować przy bardzo niskich prędkościach, około 300 do 600 obr./min.

Gdy prędkości te zostaną osiągnięte bez zatrzymania wentylatorów, praca będzie naprawdę cicha, a dzięki sterowaniu PWM można je wyłączyć, jeśli użytkownik zechce.

Kolejną interesującą cechą sterowania PWM jest to, że za pomocą prostego sygnału można kontrolować wszystkie wentylatory. Biorąc pod uwagę, że wentylatory otrzymują ciągłe napięcie 12 woltów, można zastosować specjalne rozgałęźniki do wysłania sygnału PWM do wszystkich pomp i wentylatorów w sprzęcie. W ten sposób osiąga się harmonię w działaniu wszystkich wentylatorów i pomp.

W dzisiejszych czasach producenci płyt głównych przywiązują coraz większą wagę do kwestii regulacji PWM, dlatego na rynku istnieją bardzo solidne i szczegółowe konfiguracje, które ułatwiają korzystanie z tego zasobu.

Za pomocą PWM nie będzie już denerwujących dźwięków, gdy elementy urządzenia będą w pełni sprawne, ponieważ będą mogły pracować przy niskich prędkościach, a także regulować krzywą cyklu pracy PWM na podstawie odczytów temperatury.

Zalety kontroli PWM

Zastosowanie regulatora prędkości pomp i wentylatorów może przynieść nam korzyści w kilku aspektach:

• Wentylator pracujący z mniejszą prędkością wytwarza mniej irytujących dźwięków. Przy niskiej prędkości wentylator zużywa mniej energii. Niskie prędkości wentylatora zwiększają jego żywotność i wydajność.

Ale przede wszystkim największą zaletą sterowania PWM jest jego wysoki poziom wydajności, prosta obsługa i niski koszt jego wdrożenia, biorąc pod uwagę, że wentylator pozostanie całkowicie włączony lub wyłączony.

Istnieje kilka powodów, dla których sterowanie PWM nadal jest nie tylko bardzo popularnym systemem, ale także bardzo skutecznym.

Faktem jest, że silniki jako całość, a w szczególności silniki prądu stałego, działają bardzo szybko na sterowanie PWM, umożliwiając im na przykład dostosowanie prędkości w ciągu kilku sekund po otrzymaniu sygnału PWM. Ponadto sygnały sterujące prędkością silników są bardzo szybkie, głównie wtedy, gdy obliczenia są niewielkie lub nie są wymagane.

Gdy domyślna prędkość PWN jest połączona z reaktywnością silnika, wysoka wydajność jest uzyskiwana ze sterowników PWM, szczególnie w aplikacjach, które są bardzo wrażliwe na temperaturę i wymagają natychmiastowych zmian temperatury.

Wady kontroli PWM

Wśród punktów ujemnych, które można znaleźć w układzie sterowania PWM, należy wspomnieć, że informacje zawarte w obrotomierzu są ograniczone podczas odbierania sygnału PWM, ponieważ moc nie zawsze dociera do wentylatora.

Możliwe jest jednak odzyskanie tej informacji z tachometru za pomocą techniki zwanej „rozciąganiem impulsów”, która polega na włączeniu wentylatora na tak długo, jak to konieczne do zebrania informacji o obrotomierzu. Może to prowadzić do wzrostu hałasu generowanego przez wentylator.

Kolejna wada PWM o niskiej częstotliwości związana jest z hałasem generowanym przez komutację. Oznacza to, że gdy wentylatory są stale włączane i wyłączane, istnieje ryzyko wystąpienia hałasu. To samo dotyczy prędkości tego przełączania, które, jeśli nie stanie się szybkie, mrugnięcie może stać się zauważalne.

Wreszcie, zarówno cena tego przepisu, jak i problemy z zakłóceniami powodowanymi przez częstotliwości radiowe są również punktami ujemnymi.

Ostatnie słowa i wnioski na temat połączenia PWM

Jeśli skupimy się na aspektach niezawodności, hałasu akustycznego i wydajności energetycznej, nie ma wątpliwości, że najlepszym sposobem regulacji prędkości wentylatora jest zastosowanie modułu PWM o częstotliwości większej niż 20 kHz.

Podobnie jak eliminuje konieczność głośnego rozciągania impulsu i irytujących dźwięków przełączania związanych z niskoczęstotliwościowymi urządzeniami PWM, ma znacznie szerszy zakres sterowania niż inne oferowane sterowniki PWM.

Za pomocą sterowania PWM o wysokiej częstotliwości możliwe jest, że wentylator pracuje przy minimalnych prędkościach, zbliżonych do 10% mocy maksymalnej, w przeciwieństwie do minimalnej prędkości, jaką mógłby osiągnąć wentylator z kontrolą liniową, mogąc w tym przypadku pracować przy 50% maksymalnej prędkości.

Sterowanie PWM jest bardzo korzystne pod względem zużycia energii, ponieważ wentylatory pracują w sposób ciągły lub są wyłączone.

Zalecamy przeczytanie:

Wreszcie dzięki temu, że wentylator może pracować przy bardzo niskiej prędkości ze sterowaniem PWM, jego żywotność wzrasta, podobnie jak niezawodność systemu.