Pwm: wat is het en waar is het voor bij fans

Iets dat zeker weinig mensen al weten wat bijna niemand opmerkt in termen van de kenmerken van pc-fans zit in de PWM-functie, waarvoor je belangrijke kennis moet hebben met betrekking tot het technische deel van computers. Computergebruikers zijn echter meer aan deze functie gewend dan we denken.

De taken van de PWM lopen op de achtergrond en worden niet opgemerkt, hoewel de voordelen ervan zichtbaar zijn op de pc's die we gebruiken.

In de afgelopen jaren hebben hardwarefabrikanten bijzondere aandacht besteed aan de mogelijkheid dat de snelheid van de ventilatoren die verschillende elektronische apparaten, zoals computers, koelen, efficiënt kan worden geregeld via de geïntegreerde schakelingen van de componenten. persoonlijk.

De evolutie die de technologie gebruikt door de elektrische ventilatoren die we vinden in de elektronische apparatuur van vandaag, is erg belangrijk. Ventilatoren die al vele jaren worden gebruikt en die op hun beurt zijn aangepast om steeds meer voordelen te bieden.

Maar dit was niet altijd het geval, want tot niet veel jaren geleden was de mogelijkheid dat een computer stil was en dat deze een functie omvatte om de snelheid van de ventilatoren te regelen, in geen enkel model aanwezig.

Enkele jaren geleden vonden we geen enkele vorm van actieve koeling op x86-computers, vooral omdat ze geen overtollige warmte genereerden in de pc-behuizingen. Maar dit begon te veranderen met de eerste 486 computers, waarvoor meer middelen nodig waren om steeds meer taken uit te voeren.

Vanaf die tijd tot vandaag begonnen computers steeds meer energie te verbruiken en ook meer warmte op te wekken, hoewel ze ook hogere opbrengsten begonnen te behalen.

Het is voor dit alles dat naast de evolutie van de componenten, de koelsystemen ook belangrijke veranderingen en evoluties ondergingen, voornamelijk in termen van de manier om de snelheid van de ventilatoren te regelen, wat gebeurt via PWM.

Via een simpele "volt mod", waarmee je 5, 7 of 12V kon kiezen uit een klassieke Molex connector, kon je de snelheid van de ventilatoren enkele jaren geleden regelen.

Vervolgens begonnen weerstanden te worden gebruikt om de snelheid van de ventilatoren te verlagen, evenals het gebruik van potentiometers en thermische weerstanden, waardoor een handmatige snelheidsregeling met een breed bereik werd uitgeoefend. De bekende rehobus.

Maar als u momenteel de snelheid van de ventilatoren en pompen wilt regelen, is de meest gebruikte en efficiënte optie PWM-besturing of het gebruik van stuurprogramma's van fabrikanten zoals Corsair of NZXT om de snelheid van onze ventilatoren te beheren via software of BIOS..

Inhoudsindex

Karakter

Vandaag lanceren fabrikanten hun mid-range moederborden uitgerust met minimaal een 4-pins PWM-header. Voor een groter budget bevatten high-end moederborden vier of meer 4-pins connectoren die de snelheid van de koelsystemen van de apparatuur regelen.

Ondanks deze evolutie zijn er nog steeds veel mensen die niet op de hoogte zijn van deze moederbordfunctie die in 2003 is ontstaan, of er geen rekening mee houden bij het kopen van een computer. Nog verrassender is dat we vandaag nog steeds fanfabrikanten kunnen vinden die hun componenten maken, waaronder verouderde 3-pins connectoren.

Om deze reden zullen we uitleggen wat PWM-besturing is, hoe het de snelheid van pompen en ventilatoren beheert en welke voordelen worden verkregen door te weten hoe deze functie te gebruiken, die nog steeds door de meeste gebruikers wordt genegeerd.

Hoe PWM werkt

De werking van de PWM heeft een circuit nodig met onderdelen die elk verschillende functies vervullen. In dit circuit werkt de comparator als een link en bestaat uit één uitgang en twee verschillende ingangen.

Houd er bij het maken van de configuratie rekening mee dat een van de twee ingangen ervoor zorgt dat er ruimte wordt gegeven aan het modulatorsignaal. Aan de andere kant moet de tweede ingang worden aangesloten op een zaagtand- achtige oscillator zodat de functie goed kan worden uitgevoerd.

Het signaal dat door de toothy-oscillator wordt geleverd, bepaalt de frequentie-uitvoer. In de loop der jaren heeft het PWM-systeem al bewezen dat het correct werkt, waardoor het een veel gebruikte functie is als het gaat om het beheren van de beschikbaarheid van energiebronnen.

Soorten pc-fans

Rekening houdend met het aantal kabels waarmee een ventilator uit de fabriek komt, is het mogelijk om ze te differentiëren volgens drie hoofdtypen verbindingen.

1. Als ze worden geleverd met slechts twee aardingsdraden, hebben deze ventilatoren positieve en negatieve aansluitingen. De tweede groep ventilatoren wordt geleverd met drie draden; twee zijn verantwoordelijk voor het voeden van de ventilator, terwijl de derde het tach-signaal draagt, ook wel bekend als de "Tach". Door middel van deze derde kabel kan met de snelheid van de ventilator een signaal met een gelijke frequentie worden overgedragen, gemeten in RPM (omwentelingen per minuut). Het laatste type ventilatoren wordt geleverd met vier kabels, wat we kennen als "PWM fans". Eén draad is geaard, de tweede is verantwoordelijk voor stroom, de derde telt het toerental en de vierde draagt ​​pulsen over naar de ventilator.

PWM-besturing gebruikt

Hoewel je misschien denkt dat de term PWM (Pulse Width Modulation) of Pulse Width Modulation in het Spaans weinig wordt gebruikt, is de waarheid dat het meestal veel wordt gebruikt in gebieden zoals elektrotechniek en nuttig kan zijn in verschillende sectoren, zoals in telecommunicatie, servomotoren, audioapparatuur en nog veel meer.

Uiteindelijk vervult de PWM de functie van een schakelaar, door deze continu aan en uit te zetten, waardoor de hoeveelheid stroom die de pompmotor of ventilator krijgt wordt aangepast.

Deze motor is een fundamenteel onderdeel voor een PWM-systeem dat verantwoordelijk is voor het regelen van de snelheid van pompen en ventilatoren, werkend op + 12V (volledig vermogen) of 0V (nul vermogen).

De snelheden die de pompen en ventilatoren bereiken, worden direct bepaald door de breedte van het PWM-signaal, of wat hetzelfde is, tegen de tijd dat de motor aan blijft.

Om ons een idee te geven, een duty cycle van 10% betekent dat de PWM in een bepaalde periode een paar pulsen vermogen zal sturen, waardoor de motor op een laag toerental draait. Integendeel, met een inschakelduur van 100% wordt een ventilator of pomp op maximaal toerental aangedreven, dat wil zeggen met een continue motorstart.

Vloeistofkoeling

Het energieverbruik van de pompen die worden gebruikt voor waterkoeling is aanzienlijk hoger, daarom wordt de energie meestal aangesloten op de Molex-connector, terwijl de andere twee kabels van de PWM en de toerenteller zijn aangesloten naar de moederbordkop om zowel de PWM als de snelheid te beheren.

Als er geen PWM-signaal in de ventilatoren is, zal de werking op het maximale vermogen zijn, terwijl de vloeistofkoelpompen een gemiddelde snelheid zullen hebben. Met andere woorden, als u de pomp op vol vermogen wilt laten draaien, moet u hem aansluiten op een PWM-signaal dat is ingesteld op een werkcyclus van 100%.

Molex-verbinding in D5 Pump (Corsair Hydro X-serie), hoewel deze ook kan worden gekocht met een 4-pins PWM-verbinding.

Premium-fans hebben hun eigen unieke IC-drivers in de motorkern die een schuin PWM-signaal creëren in plaats van een plat vierkant. Deze laatste signalen hebben de neiging vervelende piepjes te produceren op het moment dat de ventilatorsnelheid minimaal is.

Dit vervelende geluid is te wijten aan het feit dat wanneer de motor een abrupte toename van het vermogen ontvangt, dit de rotor doet bewegen, waardoor deze klikken worden gegenereerd die de gebruiker soms irriteren.

Om dit te voorkomen, moet u gebruik maken van speciale geïntegreerde schakelingen, die ervoor zorgen dat de ontsteking van de motor soepeler verloopt wanneer u een boost krijgt.

Waarom is PWM zo belangrijk?

Het is normaal dat bijna alle ventilatoren in een computer worden uitgeschakeld wanneer de spanning is ingesteld op ongeveer 5 V of minder. In deze gevallen werken de ventilatoren niet meer en draaien ze niet meer.Daarom is het aangegeven snelheidsbereik van de ventilatorenfabrikant vaak alleen haalbaar met PWM-regeling.

Op deze manier kunnen via de PWM-regeling de ventilatoren met zeer lage snelheden, rond de 300 tot 600 RPM, aan het werk worden gezet.

Wanneer deze snelheden worden bereikt zonder dat de ventilatoren stoppen, krijg je een zeer stille werking, en met de PWM-bediening kunnen ze worden uitgeschakeld als de gebruiker dat wil.

Een ander interessant kenmerk van PWM-besturing is dat het met een eenvoudig signaal mogelijk is om alle ventilatoren aan te sturen. Aangezien de ventilatoren continu 12 volt ontvangen, kunnen speciale splitters worden gebruikt om een PWM-signaal naar alle pompen en ventilatoren in de apparatuur te sturen. Op deze manier wordt een harmonie bereikt in de werking van alle ventilatoren en pompen.

Tegenwoordig geven de moederbordfabrikanten steeds meer relevantie aan de kwestie van PWM-regelgeving, daarom zijn er zeer robuuste en gedetailleerde configuraties op de markt die het gemakkelijker maken om deze bron te gebruiken.

Met behulp van de PWM zullen er geen vervelende geluiden meer zijn wanneer de apparatuurcomponenten volledig operationeel zijn, omdat ze in staat zullen zijn om met lage snelheden te werken en de PWM-duty cycle-curve kunnen regelen op basis van de temperatuurmetingen.

Voordelen van PWM-besturing

Het gebruik van een regelaar in de snelheid van pompen en ventilatoren kan ons op verschillende aspecten van dienst zijn:

• Een ventilator die op een lagere snelheid draait, produceert minder vervelende geluiden. Door op een lage snelheid te draaien, verbruikt de ventilator minder energie. Lage ventilatorsnelheden verhogen de levensduur en prestaties.

Maar bovenal is het grootste voordeel dat wordt verkregen met de PWM-besturing het hoge niveau van efficiëntie, de eenvoudige bediening en de lage implementatiekosten, rekening houdend met het feit dat de ventilator volledig aan of uit blijft.

Er zijn verschillende redenen waarom PWM-besturing niet alleen een zeer populair systeem is, maar ook een zeer effectief systeem.

Het is een feit dat motoren als geheel, maar DC-motoren in het bijzonder, zeer snel werken op de PWM-besturing, waardoor ze bijvoorbeeld hun snelheid binnen enkele seconden kunnen aanpassen wanneer ze het PWM-signaal ontvangen. Ook zijn deze signalen die de snelheid van de motoren regelen erg snel, vooral als er weinig of geen berekening nodig is.

Wanneer PWN-standaardsnelheid wordt gecombineerd met reactievermogen van de motor, wordt hoge kwaliteitsefficiëntie verkregen van PWM-controllers, vooral in toepassingen die zeer temperatuurgevoelig zijn en waarbij temperatuurveranderingen onmiddellijk moeten plaatsvinden.

Nadelen van PWM-controle

Onder de negatieve punten die kunnen worden gevonden aan de PWM-besturing, moet worden vermeld dat de informatie in de toerenteller beperkt is bij het ontvangen van het PWM-signaal, omdat het vermogen niet altijd de ventilator bereikt.

Het is echter mogelijk om deze informatie op te halen van de toerenteller door gebruik te maken van een techniek die gewoonlijk "pulsstrekking" wordt genoemd, waarbij de ventilator wordt aangezet zo lang als nodig is om de toerentellerinformatie te verzamelen. Dit kan leiden tot een toename van het geluid dat door de ventilator wordt gegenereerd.

Een ander nadeel van PWM met lage frequentie houdt verband met het geluid dat door de commutatie wordt gegenereerd. Dat wil zeggen, wanneer de ventilatoren continu aan en uit zijn, is er kans op ruis. Hetzelfde geldt voor de snelheid van dit schakelen, en als het niet snel wordt, kan een knippering merkbaar worden.

Ten slotte zijn zowel de prijs van deze regeling als de problemen met interferentie veroorzaakt door radiofrequentie negatieve punten.

Laatste woorden en conclusie over de PWM-verbinding

Als we ons concentreren op de aspecten betrouwbaarheid, akoestische ruis en energie-efficiëntie, lijdt het geen twijfel dat de beste manier om de ventilatorsnelheid te regelen, is om een ​​PWM-eenheid te gebruiken met een frequentie groter dan 20 kHz.

Net zoals het elimineren van de noodzaak voor ruispulsuitrekking en vervelende schakelgeluiden geassocieerd met laagfrequente PWM-eenheden, heeft het een veel breder regelbereik dan andere soorten PWM-regelingen bieden.

Door middel van de hoogfrequente PWM-regeling is het mogelijk dat de ventilator werkt op minimale snelheden, bijna 10% van het maximale vermogen, in tegenstelling tot de minimale snelheid die een lineair geregelde ventilator zou kunnen bereiken, in dit geval in staat om te werken op 50% van de maximale snelheid.

PWM-regeling is zeer gunstig in termen van stroomverbruik, omdat de ventilatoren continu draaien of zijn uitgeschakeld.

We raden aan om te lezen:

Ten slotte, dankzij het feit dat een ventilator op zeer lage snelheid kan werken met PWM-regeling, neemt de levensduur toe, evenals de betrouwbaarheid van het systeem.