Pwm: что это такое и для чего это нужно фанатам

То, что наверняка мало кто уже знает, что почти никто не замечает с точки зрения характеристик вентиляторов ПК, - это функция PWM, для которой вы должны обладать важными знаниями, касающимися технической части вычислений. Однако пользователи компьютеров более привыкли к этой функции, чем мы думаем.

Задачи, выполняемые ШИМ, выполняются в фоновом режиме и не замечаются, хотя его преимущества видны на компьютерах, которые мы используем.

В последние годы производители оборудования уделяют особое внимание возможности эффективного управления скоростью вентиляторов, которые охлаждают различные электронные устройства, например компьютеры, с помощью интегральных схем компонентов. личный.

Эволюция технологии, используемой электровентиляторами, которую мы находим в современном электронном оборудовании, очень важна. Вентиляторы, которые использовались в течение многих лет и которые, в свою очередь, были изменены, чтобы предложить все больше и больше преимуществ.

Но это было не всегда так, поскольку еще не так много лет назад вероятность того, что компьютер не работал, и что он включал функцию контроля скорости вращения вентиляторов, отсутствовала ни в одной модели.

Несколько лет назад мы не обнаружили какой-либо формы активного охлаждения на компьютерах с архитектурой x86, главным образом потому, что они не генерировали избыточное тепло внутри корпусов ПК. Но это начало меняться с появлением первых 486 компьютеров, которым требовалось больше ресурсов для выполнения все большего и большего количества задач.

С того времени и до сегодняшнего дня компьютеры стали потреблять все больше и больше энергии, а также генерировать больше тепла, хотя они также начали получать более высокую производительность.

Для всего этого, помимо эволюции компонентов, системы охлаждения также претерпели важные изменения и изменения, в основном с точки зрения способа управления скоростью вентиляторов, что осуществляется с помощью ШИМ.

Через простой «вольт-мод», с помощью которого вы можете выбрать 5, 7 или 12 В от классического разъема Molex, вы можете контролировать скорость вращения вентиляторов несколько лет назад.

Впоследствии резисторы стали использовать для уменьшения скорости вентиляторов, а также для использования потенциометров и тепловых сопротивлений, тем самым осуществляя широкополосное ручное управление скоростью. Знаменитый ребохус.

Но в настоящее время, если вы хотите контролировать скорость вентиляторов и насосов, наиболее используемым и эффективным вариантом является ШИМ-управление или использование драйверов таких производителей, как Corsair или NZXT, для управления скоростью наших вентиляторов через программное обеспечение или BIOS.,

Указатель содержания

carácter

Сегодня производители выпускают свои материнские платы среднего класса, оснащенные как минимум 4-контактным ШИМ-разъемом. Для большего бюджета материнские платы высокого класса включают четыре или более 4-контактных разъема, которые контролируют скорость систем охлаждения оборудования.

Несмотря на эту эволюцию, все еще есть много людей, которые не знают об этой функции материнской платы, появившейся в 2003 году, или не принимают ее во внимание при покупке компьютера. Еще более удивительным является то, что сегодня мы все еще можем найти производителей вентиляторов, создающих свои компоненты, включая устаревшие 3-контактные разъемы.

По этой причине мы объясним, что такое управление ШИМ, как оно управляет скоростью насосов и вентиляторов и какие преимущества дает знание того, как использовать эту функцию, которая до сих пор игнорируется большинством пользователей.

Как работает ШИМ

Для работы ШИМ необходима схема, в которой есть детали, каждая из которых выполняет различные функции. В этой схеме компаратор работает как ссылка и состоит из одного выхода и двух разных входов.

При выполнении конфигурации имейте в виду, что один из двух входов будет обеспечивать пространство для сигнала модулятора. С другой стороны, второй вход должен быть подключен к генератору пилообразного типа, чтобы эта функция могла выполняться должным образом.

Сигнал, предоставляемый зубчатым генератором, определяет частоту выходного сигнала. За прошедшие годы система ШИМ уже доказала, что она работает правильно, что делает ее широко используемой функцией при управлении доступностью энергетических ресурсов.

Типы поклонников ПК

Принимая во внимание количество кабелей, с которыми вентилятор поставляется с завода, их можно дифференцировать по трем основным типам соединений.

1. Если они идут только с двумя проводами заземления, у этих вентиляторов есть положительные и отрицательные соединения. Вторая группа вентиляторов поставляется с тремя проводами; два отвечают за питание вентилятора, а третий несет сигнал тача, также известный как «тач». Через этот третий кабель сигнал равной частоты может передаваться со скоростью вентилятора, которая измеряется в об / мин (оборотов в минуту). Последний тип вентиляторов поставляется с четырьмя кабелями, и мы называем их «вентиляторами с ШИМ»., Один провод заземлен, второй отвечает за питание, третий считает обороты, а четвертый передает импульсы на вентилятор.

ШИМ-контроль использует

Хотя вы можете подумать, что термин ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или широтно-импульсная модуляция на испанском языке используется мало, правда состоит в том, что он обычно широко используется в таких областях, как электротехника, и может быть полезен в различных секторах, такие как в телекоммуникациях, сервомоторах, аудиоаппаратуре и многом другом.

В конечном итоге, ШИМ выполняет функцию переключателя, постоянно включая и выключая его, тем самым регулируя количество мощности, которое получает двигатель насоса или вентилятор.

Этот двигатель является основной частью системы ШИМ, отвечающей за управление скоростью насосов и вентиляторов, работающих при + 12 В (полная мощность) или 0 В (нулевая мощность).

Скорости, достигнутые насосами и вентиляторами, будут напрямую зависеть от ширины сигнала ШИМ или, что то же самое, от времени, когда двигатель остается включенным.

Чтобы дать нам представление, рабочий цикл 10% означает, что ШИМ будет отправлять несколько импульсов мощности в определенный период времени, заставляя двигатель работать на низкой скорости. Напротив, при рабочем цикле 100% вентилятор или насос работают на максимальной скорости, то есть с непрерывным запуском двигателя.

Жидкостное охлаждение

Потребление энергии, требуемое для насосов, используемых в водяном охлаждении, значительно выше, поэтому энергия в основном подключается к разъему Molex, а два других кабеля ШИМ и тахометра подключены. в заголовок материнской платы для управления ШИМ, а также скорость.

Если в вентиляторах отсутствует сигнал ШИМ, работа будет максимальной, а насосы жидкостного охлаждения будут иметь среднюю скорость. Другими словами, если вы хотите запустить насос на полную мощность, вам нужно будет подключить его к сигналу ШИМ, который установлен на 100% рабочего цикла.

Соединение Molex в насосе D5 (Corsair Hydro X Series), хотя его также можно приобрести с 4-контактным ШИМ-соединением.

Премиум вентиляторы имеют свои собственные уникальные драйверы IC внутри ядра двигателя, которые создают наклонный сигнал ШИМ вместо плоского квадрата. Эти последние сигналы имеют тенденцию вызывать раздражающие скрипы в момент, когда скорость вентилятора минимальна.

Этот раздражающий шум связан с тем фактом, что когда двигатель получает резкое увеличение мощности, это заставляет ротор двигаться, создавая таким образом щелчки, которые иногда раздражают пользователя.

Чтобы избежать этого, вы должны прибегнуть к использованию специальных интегральных схем, которые обеспечат более плавное зажигание двигателя при получении наддува.

Почему ШИМ так важен?

Это нормально для почти всех вентиляторов в компьютере, чтобы выключить, когда напряжение установлено около 5В или меньше. В этих случаях вентиляторы перестают работать и больше не вращаются, поэтому заявленный производителем диапазон скорости вращения вентилятора часто достигается только с помощью ШИМ-регулирования.

Таким образом, посредством управления ШИМ вентиляторы могут работать на очень низких скоростях, около 300-600 об / мин.

Когда эти скорости достигаются без остановки вентиляторов, вы получаете действительно тихую работу, плюс с помощью управления ШИМ они могут быть отключены, если пользователь хочет.

Еще одна интересная особенность управления ШИМ заключается в том, что простым сигналом можно управлять всеми вентиляторами. Учитывая, что вентиляторы непрерывно получают напряжение 12 В, можно использовать специальные сплиттеры для отправки сигнала ШИМ всем насосам и вентиляторам оборудования. Таким образом достигается гармония в работе всех вентиляторов и насосов.

В настоящее время производители материнских плат уделяют все больше внимания проблеме регулирования ШИМ, поэтому на рынке существуют очень надежные и подробные конфигурации, облегчающие использование этого ресурса.

С помощью ШИМ больше не будет раздражающих шумов, когда компоненты оборудования будут полностью работоспособны, поскольку они смогут работать на низких скоростях, а также регулировать кривую рабочего цикла ШИМ на основе показаний температуры.

Преимущества управления ШИМ

Использование регулятора скорости вращения насосов и вентиляторов может принести нам пользу в нескольких аспектах:

• Вентилятор, работающий на более медленной скорости, производит меньше раздражающих шумов. Работая на медленной скорости, вентилятор потребляет меньше энергии. Низкие скорости вращения вентилятора увеличивают его срок службы и производительность.

Но, прежде всего, наибольшим преимуществом, получаемым с помощью ШИМ-управления, является его высокий уровень эффективности, простота управления и низкая стоимость его реализации, учитывая, что вентилятор будет полностью включен или выключен.

Существует несколько причин, по которым управление ШИМ остается не только очень популярной, но и очень эффективной системой.

Фактом является то, что двигатели в целом, но в особенности двигатели постоянного тока, очень быстро реагируют на управление ШИМ, позволяя им, например, регулировать свою скорость в течение нескольких секунд, когда они получают сигнал ШИМ. Кроме того, эти сигналы, которые управляют скоростью двигателей, очень быстрые, в основном, когда мало или вообще не требуется вычислений.

Когда стандартная скорость PWN сочетается с чувствительностью двигателя, высококачественная эффективность достигается от контроллеров PWM, особенно в приложениях, которые очень чувствительны к температуре и требуют мгновенных изменений температуры,

Недостатки управления ШИМ

Среди отрицательных моментов, которые можно найти в управлении ШИМ, следует отметить, что информация, содержащаяся в тахометре, ограничена при приеме сигнала ШИМ, поскольку мощность не всегда достигает вентилятора.

Однако можно извлечь эту информацию из тахометра, используя методику, обычно называемую «растяжением импульса», которая включает в себя включение вентилятора на столько времени, сколько необходимо для сбора информации о тахометре. Это может привести к увеличению шума, создаваемого вентилятором.

Другой недостаток низкочастотного ШИМ связан с шумом, создаваемым коммутацией. То есть, когда вентиляторы постоянно включаются и выключаются, существует вероятность появления шума. То же самое верно для скорости этого переключения, которое, если оно не становится быстрым, мигание может стать заметным.

Наконец, как цена этого правила, так и проблемы помех, вызванных радиочастотами, также являются отрицательными моментами.

Заключительные слова и заключение о связи ШИМ

Если мы сконцентрируемся на аспектах надежности, акустического шума и энергоэффективности, то нет никаких сомнений в том, что лучший способ регулирования скорости вентилятора - это использование ШИМ с частотой более 20 кГц.

Точно так же, как устраняется необходимость в шумном растяжении импульсов и раздражающих помехах при переключении, связанных с низкочастотными модулями ШИМ, он имеет гораздо более широкий диапазон управления, чем другие устройства управления ШИМ.

С помощью высокочастотного ШИМ-управления возможно, что вентилятор работает на минимальных скоростях, близких к 10% от максимальной мощности, в отличие от минимальной скорости, которую может достичь вентилятор с линейным управлением, что позволяет ему работать в этом случае. 50% от максимальной скорости.

ШИМ-управление очень полезно с точки зрения энергопотребления, поскольку вентиляторы постоянно работают или выключаются.

Рекомендуем прочитать:

Наконец, благодаря тому, что вентилятор может работать на очень низкой скорости с ШИМ-управлением, его срок полезного использования увеличивается, как и надежность системы.