Pwm: cos'è e a cosa servono i fan

Qualcosa che sicuramente poche persone già sanno cosa quasi nessuno nota in termini di caratteristiche dei fan del PC è nella funzione PWM, per la quale è necessario disporre di conoscenze importanti relative alla parte tecnica dell'informatica. Tuttavia, gli utenti di computer sono più abituati a questa funzione di quanto pensiamo.

Le attività svolte dal PWM vengono eseguite in background e senza essere notate, sebbene i suoi vantaggi siano visibili sui PC che utilizziamo.

Negli ultimi anni, i produttori di hardware hanno prestato particolare attenzione alla possibilità che la velocità delle ventole che raffreddano vari dispositivi elettronici, come i computer, possa essere controllata in modo efficiente attraverso i circuiti integrati dei componenti. personale.

L'evoluzione che la tecnologia utilizzata dai ventilatori elettrici che troviamo nelle apparecchiature elettroniche di oggi è molto importante. Ventole utilizzate da molti anni e che a loro volta sono state modificate per offrire sempre più vantaggi.

Ma questo non è sempre stato il caso, poiché fino a non molti anni fa, la possibilità che un computer fosse silenzioso e che includesse una funzione per controllare la velocità dei fan non era presente in nessun modello.

Diversi anni fa, non abbiamo trovato alcuna forma di raffreddamento attivo sui computer x86, principalmente perché non hanno generato calore in eccesso all'interno dei case del PC. Ma questo iniziò a cambiare con i primi 486 computer, che richiedevano più risorse per eseguire sempre più attività.

Da quel momento fino ad oggi, i computer hanno iniziato a consumare sempre più energia e anche a generare più calore, anche se hanno anche iniziato a ottenere rendimenti più elevati.

È per tutto ciò che oltre all'evoluzione dei componenti, i sistemi di raffreddamento hanno anche subito importanti cambiamenti ed evoluzioni, principalmente in termini di controllo della velocità dei ventilatori, che avviene tramite PWM.

Attraverso un semplice "volt mod", con il quale è possibile selezionare 5, 7 o 12V da un classico connettore Molex, è possibile controllare la velocità delle ventole diversi anni fa.

Successivamente, i resistori hanno iniziato a essere utilizzati per ridurre la velocità dei ventilatori, nonché l'uso di potenziometri e resistenze termiche, esercitando in tal modo un controllo manuale della velocità ad ampio raggio. Il noto rehobus.

Ma attualmente, se stai cercando di controllare la velocità delle ventole e delle pompe, l'opzione più usata ed efficiente è il controllo PWM o l'uso di driver di produttori come Corsair o NZXT per gestire la velocità dei nostri fan tramite software o BIOS..

Indice dei contenuti

caracter

Oggi, i produttori lanciano le loro schede madri di fascia media dotate di almeno un header PWM a 4 pin. Per un budget maggiore, le schede madri di fascia alta includono quattro o più connettori a 4 pin che controllano la velocità dei sistemi di raffreddamento delle apparecchiature.

Nonostante questa evoluzione, ci sono ancora molte persone che non conoscono questa funzione della scheda madre emersa nel 2003 o che non ne tengono conto quando si acquista un computer. Ancora più sorprendente è che oggi possiamo ancora trovare produttori di ventole che creano i loro componenti inclusi connettori a 3 pin obsoleti.

Per questo motivo, spiegheremo cos'è il controllo PWM, come gestisce la velocità di pompe e ventole e quali vantaggi si ottengono sapendo come utilizzare questa funzione, che è ancora ignorata dalla maggior parte degli utenti.

Come funziona PWM

Il funzionamento del PWM necessita di un circuito che ha parti che svolgono ciascuna funzioni diverse. In questo circuito, il comparatore funziona come un collegamento ed è composto da un'uscita e due ingressi diversi.

Quando si effettua la configurazione, tenere presente che uno dei due ingressi si occuperà di dare spazio al segnale del modulatore. Dall'altro lato, il secondo ingresso deve essere collegato a un oscillatore a dente di sega in modo che la funzione possa essere eseguita correttamente.

Il segnale fornito dall'oscillatore a denti è ciò che imposta l'uscita di frequenza. Nel corso degli anni, il sistema PWM ha già dimostrato di funzionare correttamente, rendendolo una funzionalità ampiamente utilizzata quando si tratta di gestire la disponibilità di risorse energetiche.

Tipi di fan del PC

Tenendo conto del numero di cavi con cui una ventola proviene dalla fabbrica, è possibile differenziarli in base a tre tipi principali di connessioni.

1. Se hanno solo due fili di terra, questi ventilatori hanno connessioni positive e negative, mentre il secondo gruppo di ventilatori ha tre fili; due sono responsabili dell'alimentazione del ventilatore, mentre il terzo trasporta il segnale tachimetro, noto anche come "Tach". Attraverso questo terzo cavo, un segnale di uguale frequenza può essere trasferito alla velocità della ventola, che viene misurata in RPM (giri al minuto). L'ultimo tipo di ventole viene fornito con quattro cavi e sono quelli che conosciamo come "ventole PWM". Un filo è collegato a terra, il secondo è responsabile dell'alimentazione, il terzo conta RPM e il quarto trasferisce gli impulsi alla ventola.

Usi di controllo PWM

Anche se potresti pensare che il termine PWM (Pulse Width Modulation) o Pulse Width Modulation, in spagnolo, sia poco usato, la verità è che di solito è ampiamente usato in settori come l'ingegneria elettrica e può essere utile in vari settori, come nelle telecomunicazioni, nei servomotori, nelle apparecchiature audio e molto altro.

Alla fine, il PWM svolge la funzione di un interruttore, accendendolo e spegnendolo continuamente, regolando in tal modo la quantità di energia che il motore della pompa o la ventola riceve.

Questo motore è una parte fondamentale per un sistema PWM incaricato di controllare la velocità di pompe e ventilatori, lavorando a + 12V (piena potenza) o 0V (zero potenza).

Le velocità raggiunte dalle pompe e dai ventilatori saranno determinate direttamente dall'ampiezza del segnale PWM, o qual è lo stesso, dal momento in cui il motore rimane acceso.

Per darci un'idea, un ciclo di lavoro del 10% significa che il PWM invierà alcuni impulsi di potenza in un determinato periodo di tempo, facendo funzionare il motore a bassa velocità. Al contrario, con un ciclo di lavoro al 100%, un ventilatore o una pompa vengono azionati alla massima velocità, ovvero con un avviamento continuo del motore.

Raffreddamento a liquido

Il consumo di energia richiesto dalle pompe utilizzate nel raffreddamento ad acqua è considerevolmente più elevato, motivo per cui l'energia è per lo più collegata al connettore Molex, mentre gli altri due cavi del PWM e del tachimetro sono collegati all'intestazione della scheda madre per gestire sia il PWM che la velocità.

Nel caso in cui non vi sia alcun segnale PWM nelle ventole, l'operazione sarà alla massima potenza, mentre le pompe di raffreddamento a liquido avranno una velocità media. In altre parole, se si desidera far funzionare la pompa a piena potenza, è necessario collegarla a un segnale PWM impostato su duty cycle al 100%.

Connessione Molex nella pompa D5 (serie Corsair Hydro X), sebbene possa essere acquistata anche con una connessione PWM a 4 pin.

I fan premium includono i loro driver IC unici nel core del motore che creano un segnale PWM inclinato anziché un quadrato piatto. Questi ultimi segnali tendono a produrre fastidiosi scricchiolii nel momento in cui la velocità della ventola è minima.

Questo fastidioso rumore è dovuto al fatto che quando il motore riceve un brusco aumento di potenza, questo fa muovere il rotore, generando così questi clic che a volte infastidiscono l'utente.

Per evitare ciò, è necessario ricorrere all'uso di circuiti integrati speciali, che assicureranno che l'accensione del motore sia più regolare quando si riceve una spinta.

Perché la PWM è così importante?

È normale che quasi tutte le ventole di un computer si spengano quando la tensione è impostata a circa 5 V o meno. In questi casi, le ventole smettono di funzionare e non ruotano più, motivo per cui la gamma di velocità dichiarata dal produttore della ventola è spesso realizzabile solo usando la regolazione PWM.

In questo modo, attraverso il controllo PWM, è possibile far funzionare le ventole a velocità molto basse, tra 300 e 600 RPM.

Quando queste velocità vengono raggiunte senza l'arresto delle ventole, si ottiene un funzionamento davvero silenzioso, inoltre con il controllo PWM possono essere disattivati ​​se l'utente lo desidera.

Un'altra caratteristica interessante del controllo PWM è che con un semplice segnale è possibile controllare tutti i fan. Considerando che i ventilatori ricevono continuamente 12 volt, è possibile utilizzare speciali splitter per inviare un segnale PWM a tutte le pompe e i ventilatori dell'apparecchiatura. In questo modo si ottiene un'armonia nel funzionamento di tutti i ventilatori e le pompe.

Al giorno d'oggi, i produttori di schede madri danno sempre più rilevanza al problema della regolamentazione PWM, motivo per cui esistono sul mercato configurazioni molto robuste e dettagliate che semplificano l'utilizzo di questa risorsa.

Con l'aiuto del PWM non ci saranno più fastidiosi rumori quando i componenti dell'apparecchiatura sono completamente operativi, poiché possono lavorare a basse velocità e regolare la curva del ciclo di lavoro PWM in base alle letture della temperatura.

Vantaggi del controllo PWM

L'uso di un regolatore nella velocità di pompe e ventilatori può essere di beneficio in diversi aspetti:

• Una ventola che funziona a una velocità più bassa produce meno rumori fastidiosi. Funzionando a una velocità lenta, la ventola consuma meno energia e le basse velocità aumentano la durata e le prestazioni.

Ma soprattutto, il più grande vantaggio ottenuto con il controllo PWM è il suo alto livello di efficienza, il suo funzionamento semplice e il basso costo di implementazione, tenendo conto che la ventola rimarrà completamente accesa o spenta.

Esistono diversi motivi per cui il controllo PWM continua a essere non solo un sistema molto popolare, ma anche altamente efficace.

È un dato di fatto che i motori nel loro insieme, ma i motori DC in particolare, agiscono molto rapidamente sul controllo PWM, consentendo loro, ad esempio, di regolare la velocità in pochi secondi quando ricevono il segnale PWM. Inoltre, questi segnali che controllano la velocità dei motori sono molto veloci, soprattutto quando sono necessari pochi o nessun calcolo.

Quando la velocità predefinita PWN è combinata con la reattività del motore, i controller PWM ottengono un'efficienza di alta qualità, specialmente in applicazioni che sono altamente sensibili alla temperatura e richiedono che le variazioni di temperatura si verifichino immediatamente.

Svantaggi del controllo PWM

Tra i punti negativi che possono essere trovati al controllo PWM, si dovrebbe menzionare che le informazioni contenute nel contagiri sono limitate quando si riceve il segnale PWM, poiché l'alimentazione non raggiunge sempre la ventola.

Tuttavia, è possibile recuperare queste informazioni dal contagiri utilizzando una tecnica comunemente chiamata "allungamento degli impulsi", che consiste nell'accendere il ventilatore per il tempo necessario a raccogliere le informazioni sul contagiri. Ciò può comportare un aumento del rumore generato dalla ventola.

Un altro svantaggio del PWM a bassa frequenza è legato al rumore generato dalla commutazione. Cioè, quando le ventole sono continuamente accese e spente, c'è un potenziale rumore. Lo stesso vale per la velocità di questa commutazione, che se non diventa veloce, un battito di ciglia può diventare evidente.

Infine, anche il prezzo di questo regolamento e i problemi di interferenza causati dalla radiofrequenza sono punti negativi.

Parole finali e conclusioni sulla connessione PWM

Se ci concentriamo sugli aspetti dell'affidabilità, del rumore acustico e dell'efficienza energetica, non vi è dubbio che il modo migliore per regolare la velocità della ventola sia utilizzare un'unità PWM con una frequenza superiore a 20 kHz.

Così come elimina la necessità di allungare gli impulsi rumorosi e fastidiosi rumori di commutazione associati alle unità PWM a bassa frequenza, ha una gamma di controllo molto più ampia rispetto ad altri controlli PWM.

Tramite il controllo PWM ad alta frequenza, è possibile che la ventola funzioni a velocità minime, vicino al 10% della potenza massima, contrariamente alla velocità minima che una ventola a controllo lineare potrebbe raggiungere, potendo operare in questo caso a 50% della velocità massima.

Il controllo PWM è estremamente vantaggioso in termini di consumo energetico, poiché le ventole sono costantemente in funzione o spente.

Si consiglia di leggere:

Infine, grazie al fatto che un ventilatore può funzionare a bassissima velocità con il controllo PWM, la sua vita utile aumenta, così come l'affidabilità del sistema.