Pwm: що це таке і для чого це у фанатів

Те, що напевно мало хто вже знає, що майже ніхто не помічає з точки зору характеристик вентиляторів ПК, є функцією ШІМ, для чого ви повинні мати важливі знання, пов'язані з технічною частиною обчислень. Однак користувачі комп'ютерів більше звикли до цієї функції, ніж ми думаємо.

Завдання, виконані ШІМ, виконуються у фоновому режимі і не помічаються, хоча його переваги видно на комп'ютерах, які ми використовуємо.

В останні роки виробники апаратних засобів приділяли особливу увагу тому, що швидкість вентиляторів, які охолоджують різні електронні пристрої, такі як комп'ютери, можна ефективно контролювати за допомогою інтегральних мікросхем компонентів. особисті.

Еволюція, що технологія електричних вентиляторів, яку ми знаходимо в сьогоднішньому електронному обладнанні, є дуже важливою. Вентилятори, які використовуються протягом багатьох років, і які, в свою чергу, були модифіковані, щоб забезпечити все більші переваги.

Але це було не завжди так, оскільки ще не так багато років тому можливість жодної комп'ютера мовчала і включала функцію управління швидкістю вентиляторів, ні в одній моделі не було.

Кілька років тому ми не знайшли жодної форми активного охолодження на комп'ютерах x86, головним чином тому, що вони не генерували зайвого тепла всередині корпусів ПК. Але це почало змінюватися з першими 486 комп’ютерами, яким потрібно було більше ресурсів для виконання дедалі більше завдань.

З того часу і до сьогодні комп'ютери почали споживати все більше енергії, а також виробляти більше тепла, хоча вони також почали отримувати більш високі врожаї.

Саме тому, окрім еволюції компонентів, системи охолодження також зазнали важливих змін та змін, головним чином, з точки зору способу управління швидкістю вентиляторів, що здійснюється за допомогою ШІМ.

Через простий "вольт мод", за допомогою якого ви могли вибрати 5, 7 або 12 В з класичного роз'єму Molex, ви могли контролювати швидкість вентиляторів кілька років тому.

Згодом резистори почали застосовувати для зниження швидкості вентиляторів, а також використання потенціометрів та теплових опорів, тим самим здійснюючи ручне регулювання швидкості в широкому діапазоні. Відомий ребус.

Але в даний час, якщо ви хочете контролювати швидкість вентиляторів і насосів, найбільш використовуваним і ефективним варіантом є контроль ШІМ або використання драйверів від виробників, таких як Corsair або NZXT для управління швидкістю наших вентиляторів за допомогою програмного забезпечення або BIOS..

Зміст індексу

Характер

Сьогодні виробники запускають материнські плати середнього класу, оснащені принаймні 4-контактним PWM-заголовком. Для більшого бюджету материнські плати високого класу включають чотири або більше 4-контактних роз'ємів, які керують швидкістю систем охолодження обладнання.

Незважаючи на цю еволюцію, все ще є багато людей, які не знають про цю функцію материнської плати, що з’явилася в 2003 році, або не враховують її при покупці комп'ютера. Ще більш дивно те, що сьогодні ми все ще можемо знайти виробників вентиляторів, які створюють їх компоненти, включаючи застарілі 3-контактні роз'єми.

З цієї причини ми пояснимо, що таке ШІМ-контроль, як він управляє швидкістю роботи насосів і вентиляторів, і які переваги отримує, знаючи, як користуватися цією функцією, яку досі ігнорує більшість користувачів.

Як працює ШІМ

Для роботи ШІМ потрібна схема, яка має частини, які виконують різні функції. У цій схемі компаратор працює як зв'язок і складається з одного виходу та двох різних входів.

Виконуючи конфігурацію, пам’ятайте, що один з двох входів подбає про надання місця сигналу модулятора. З іншого боку, другий вхід повинен бути приєднаний до осцилятора типу пиляного зуба, щоб функцію можна було виконувати належним чином.

Сигнал, що подається зубастим осцилятором, є тим, що встановлює частотний вихід. Протягом багатьох років система ШІМ вже довела, що вона працює правильно, що робить її широко використовуваною функцією, коли справа стосується управління наявністю енергоресурсів.

Типи вентиляторів ПК

Враховуючи кількість кабелів, з якими вентилятор поставляється на заводі, можна їх диференціювати за трьома основними типами з'єднань.

1. Якщо вони оснащені лише двома заземлюючими проводами, ці вентилятори мають позитивні та негативні з'єднання. двоє відповідають за живлення вентилятора, а третє несе сигнал тач, також відомий як "Тач". За допомогою цього третього кабелю сигнал однакової частоти може передаватися зі швидкістю вентилятора, яка вимірюється в оборотах в хвилину (обертів в хвилину). Останній тип вентиляторів поставляється з чотирма кабелями, які ми знаємо як "ШІМ-вентилятори". Один провід заземлений, другий відповідає за живлення, третій рахує RPM, а четвертий передає імпульси вентилятору.

Використання для керування ШІМ

Хоча ви можете подумати, що термін PWM (модуляція імпульсної ширини) або модуляція імпульсної ширини, іспанською мовою, мало використовується, правда полягає в тому, що він зазвичай широко використовується в таких сферах, як електротехніка, і може бути корисним у різних секторах, наприклад, у телекомунікаціях, сервомоторних пристроях, аудіоапаратурі та багатьох інших.

Зрештою, ШІМ виконує функцію перемикача, постійно включаючи та вимикаючи, тим самим регулюючи кількість потужності, яку отримує двигун насоса чи вентилятор.

Цей двигун є основоположною частиною системи ШІМ, яка відповідає за швидкість роботи насосів і вентиляторів, що працюють при + 12В (повна потужність) або 0В (нульова потужність).

Швидкість, досягнута насосами та вентиляторами, буде безпосередньо визначатися шириною ШІМ-сигналу, або тим, що однаково, до моменту, коли мотор залишається включеним.

Щоб дати нам уявлення, 10% робочий цикл означає, що ШІМ надсилатиме кілька імпульсів потужності протягом певного періоду часу, змушуючи двигун працювати з низькою швидкістю. Навпаки, при 100% робочому циклі вентилятор або насос працюють з максимальною швидкістю, тобто з безперервним запуском двигуна.

Рідке охолодження

Споживання енергії, яке вимагають насоси, використовувані для водяного охолодження, значно вище, через що енергія в основному підключена до роз'єму Molex, а два інших кабелі ШІМ та тахометра підключені до заголовка материнської плати, щоб керувати ШІМ, а також швидкістю.

Якщо у вентиляторах відсутній сигнал ШІМ, то робота буде максимальною потужністю, тоді як насоси для охолодження рідкого матимуть середню швидкість. Іншими словами, якщо ви хочете запустити насос на повну потужність, вам доведеться підключити його до ШІМ-сигналу, встановленого на 100% робочий цикл.

Підключення Molex у насосі D5 (Corsair Hydro X Series), хоча його також можна придбати за допомогою 4-контактного підключення ШІМ.

Вболівальники преміум-класу включають власні унікальні драйвери IC в ядрі двигуна, які створюють похилий PWM-сигнал замість плоского квадрата. Ці останні сигнали, як правило, створюють дратівливі писки в той момент, коли швидкість вентилятора мінімальна.

Цей дратівливий шум пояснюється тим, що коли мотор отримує різке збільшення потужності, це змушує ротор рухатися, генеруючи таким чином ці клацання, які іноді дратують користувача.

Щоб цього уникнути, ви повинні вдатися до використання спеціальних інтегральних мікросхем, які забезпечать плавне запалювання двигуна при отриманні прискорення.

Чому ШІМ так важливий?

Практично майже всі вентилятори в комп’ютері вимикаються, коли напруга встановлено приблизно 5 В або менше. У цих випадках вентилятори перестають працювати і більше не обертаються, через що вказаний діапазон швидкостей виробника вентиляторів часто досягається лише за допомогою регулювання ШІМ.

Таким чином, завдяки ШІМ-регулятору, вентилятори можуть працювати на дуже низьких швидкостях, приблизно від 300 до 600 об / хв.

Коли ці швидкості досягаються без зупинки вентиляторів, ви отримуєте дійсно тиху роботу, а також за допомогою ШІМ-контролю можна їх вимкнути, якщо користувач захоче.

Ще одна цікава особливість управління ШІМ - це те, що за допомогою простого сигналу можна керувати всім вентилятором. Зважаючи на те, що вентилятори отримують 12 вольт постійно, спеціальні розгалужувачі можуть використовуватися для передачі ШІМ-сигналу всім насосам і вентиляторам обладнання. Таким чином досягається гармонія в роботі всіх вентиляторів і насосів.

В даний час виробники материнських плат надають все більшої актуальності питанню регулювання ШІМ, саме тому на ринку є дуже надійні та детальні конфігурації, які полегшують використання цього ресурсу.

За допомогою ШІМ не буде більше дратівливих шумів, коли компоненти обладнання повністю працюють, оскільки вони зможуть працювати на низьких швидкостях, а також регулювати криву робочого циклу ШІМ на основі показань температури.

Переваги керування ШІМ

Використання регулятора швидкості насосів та вентиляторів може принести користь нам у кількох аспектах:

• Вентилятор, що працює з меншою швидкістю, випускає менше дратівливих шумів, працюючи на повільній швидкості, вентилятор споживає менше енергії, а низькі швидкості вентилятора збільшують його термін експлуатації та продуктивність.

Але, перш за все, найбільша перевага, отримана при керуванні ШІМ, - це її високий рівень ККД, його проста експлуатація та низька вартість його виконання, враховуючи, що вентилятор залишатиметься повністю включеним або вимкненим.

Є кілька причин, через які управління ШІМ продовжує залишатися не лише дуже популярною системою, але і високоефективною.

Справа в тому, що двигуни в цілому, а зокрема двигуни постійного струму, дуже швидко діють на керування ШІМ, дозволяючи, наприклад, регулювати свою швидкість за кілька секунд, коли вони отримують сигнал ШІМ. Крім того, ці сигнали, які керують швидкістю двигунів, дуже швидкі, в основному тоді, коли обчислення не потрібно чи мало.

Коли швидкість ШИМ за замовчуванням поєднується з чутливістю двигуна, високоякісна ефективність отримується від контролерів ШІМ, особливо в додатках, які відрізняються високою температурою і вимагають негайних змін температури.

Недоліки керування ШІМ

Серед негативних моментів, які можна знайти для керування ШІМ, слід зазначити, що інформація, що міститься в тахометрі, обмежена при отриманні сигналу ШІМ, оскільки потужність не завжди доходить до вентилятора.

Однак можна отримати цю інформацію з тахометра за допомогою техніки, яка зазвичай називається "розтягування імпульсів", яка передбачає включення вентилятора на стільки часу, скільки потрібно для збору інформації тахометра. Це може призвести до збільшення шуму, створюваного вентилятором.

Ще один недолік низькочастотних ШІМ пов'язаний із шумом, що створюється комутацією. Тобто, коли вентилятори постійно включаються і вимикаються, є потенціал для шуму. Те ж саме стосується швидкості цього перемикання, яка, якщо воно не стане швидким, моргання може стати помітним.

Нарешті, і ціна цього регулювання, і проблеми перешкоди, викликані радіочастотою, також є негативними моментами.

Заключні слова та висновок про підключення ШІМ

Якщо ми зосередимось на аспектах надійності, акустичного шуму та енергоефективності, не викликає сумнівів, що найкращим способом регулювання швидкості вентилятора є використання ШІМ-апарата з частотою більше 20 кГц.

Так само, як це виключає вимогу до гучного розтягування імпульсів та дратівливих перемикаючих шумів, пов’язаних з низькочастотними ШІМ-блоками, він має набагато ширший діапазон управління, ніж пропонують інші елементи керування ШІМ.

За допомогою високочастотного керування ШІМ можливо, що вентилятор працює на мінімальних швидкостях, близьких до 10% від максимальної потужності, всупереч мінімальній швидкості, яку може досягти вентилятор з лінійним керуванням, працюючи в цьому випадку при 50% максимальної швидкості.

Керування ШІМ надзвичайно вигідно з точки зору енергоспоживання, оскільки вентилятори постійно працюють або вимикаються.

Рекомендуємо прочитати:

І нарешті, завдяки тому, що вентилятор може працювати з дуже низькою швидкістю з керуванням ШІМ, його термін корисного використання збільшується, як і надійність системи.