Pwm: Was ist das und wofür ist es bei Fans?

Etwas, von dem sicherlich nur wenige wissen, was fast niemand in Bezug auf die Eigenschaften von PC-Lüftern bemerkt, ist die PWM-Funktion, für die Sie wichtige Kenntnisse in Bezug auf den technischen Teil des Rechnens haben müssen. Computerbenutzer sind an diese Funktion jedoch mehr gewöhnt als wir denken.

Die vom PWM ausgeführten Aufgaben laufen im Hintergrund und ohne es zu bemerken, obwohl die Vorteile auf den von uns verwendeten PCs sichtbar sind.

In den letzten Jahren haben Hardwarehersteller der Möglichkeit besondere Aufmerksamkeit geschenkt, dass die Drehzahl der Lüfter, die verschiedene elektronische Geräte wie Computer kühlen, über die integrierten Schaltkreise der Komponenten effizient gesteuert werden kann. persönlich.

Die Entwicklung der Technologie der elektrischen Lüfter, die wir in heutigen elektronischen Geräten finden, ist sehr wichtig. Lüfter, die seit vielen Jahren verwendet werden und die wiederum modifiziert wurden, um immer mehr Vorteile zu bieten.

Dies war jedoch nicht immer der Fall, da bis vor nicht allzu vielen Jahren die Möglichkeit, dass ein Computer stumm war und eine Funktion zur Steuerung der Geschwindigkeit der Lüfter enthielt, in keinem Modell vorhanden war.

Vor einigen Jahren fanden wir auf x86-Computern keine Form der aktiven Kühlung, hauptsächlich weil sie in den PC-Gehäusen keine überschüssige Wärme erzeugten. Dies begann sich jedoch mit den ersten 486 Computern zu ändern, die mehr Ressourcen benötigten, um immer mehr Aufgaben auszuführen.

Von dieser Zeit bis heute verbrauchten Computer immer mehr Energie und erzeugten auch mehr Wärme, obwohl sie auch höhere Erträge erzielten.

Aus diesem Grund haben die Kühlsysteme neben der Entwicklung der Komponenten auch wichtige Änderungen und Weiterentwicklungen erfahren, vor allem im Hinblick auf die Steuerung der Drehzahl der Lüfter, die über PWM erfolgt.

Durch einen einfachen "Volt Mod", mit dem Sie 5, 7 oder 12 V aus einem klassischen Molex-Stecker auswählen können, können Sie die Geschwindigkeit der Lüfter vor einigen Jahren steuern.

In der Folge wurden Widerstände verwendet, um die Drehzahl der Lüfter sowie die Verwendung von Potentiometern und Wärmewiderständen zu verringern, wodurch eine manuelle Drehzahlregelung mit großem Bereich durchgeführt wurde. Der bekannte Rehobus.

Wenn Sie jedoch die Drehzahl der Lüfter und Pumpen steuern möchten, ist die PWM-Steuerung oder die Verwendung von Treibern von Herstellern wie Corsair oder NZXT zur Steuerung der Drehzahl unserer Lüfter über Software oder BIOS die am häufigsten verwendete und effizienteste Option..

Inhaltsverzeichnis

Charakter

Heute bringen Hersteller ihre Midrange-Motherboards auf den Markt, die mit mindestens einem 4-poligen PWM-Header ausgestattet sind. Für ein größeres Budget enthalten High-End-Motherboards vier oder mehr 4-polige Anschlüsse, die die Geschwindigkeit der Kühlsysteme der Geräte steuern.

Trotz dieser Entwicklung gibt es immer noch viele Menschen, die diese 2003 entstandene Motherboard-Funktion nicht kennen oder beim Kauf eines Computers nicht berücksichtigen. Noch überraschender ist, dass wir heute noch Lüfterhersteller finden, die ihre Komponenten einschließlich veralteter 3-poliger Steckverbinder herstellen.

Aus diesem Grund werden wir erklären, was PWM-Steuerung ist, wie sie die Drehzahl von Pumpen und Lüftern steuert und welche Vorteile sich aus der Verwendung dieser Funktion ergeben, die von den meisten Benutzern immer noch ignoriert wird.

Wie PWM funktioniert

Der Betrieb der PWM erfordert eine Schaltung mit Teilen, die jeweils unterschiedliche Funktionen erfüllen. In dieser Schaltung arbeitet der Komparator als Verbindung und besteht aus einem Ausgang und zwei verschiedenen Eingängen.

Beachten Sie bei der Konfiguration, dass einer der beiden Eingänge dafür sorgt, dass das Modulatorsignal Platz erhält. Auf der anderen Seite muss der zweite Eingang an einen Sägezahnoszillator angeschlossen werden, damit die Funktion ordnungsgemäß ausgeführt werden kann.

Das vom Zahnoszillator gelieferte Signal stellt den Frequenzausgang ein. Im Laufe der Jahre hat das PWM-System bereits bewiesen, dass es ordnungsgemäß funktioniert, was es zu einer weit verbreiteten Funktion bei der Verwaltung der Verfügbarkeit von Energieressourcen macht.

Arten von PC-Lüftern

Unter Berücksichtigung der Anzahl der Kabel, mit denen ein Lüfter ab Werk geliefert wird, können diese nach drei Hauptverbindungsarten unterschieden werden.

1. Wenn sie nur mit zwei Erdungskabeln geliefert werden, haben diese Lüfter positive und negative Verbindungen. Die zweite Gruppe von Lüftern besteht aus drei Drähten. Zwei sind für die Stromversorgung des Lüfters verantwortlich, während der dritte das Tachosignal überträgt, das auch als "Tacho" bezeichnet wird. Über dieses dritte Kabel kann ein Signal mit gleicher Frequenz mit der Drehzahl des Lüfters übertragen werden, die in U / min (Umdrehungen pro Minute) gemessen wird. Der letzte Lüftertyp wird mit vier Kabeln geliefert und ist als "PWM-Lüfter" bekannt.. Ein Draht ist geerdet, der zweite ist für die Stromversorgung verantwortlich, der dritte zählt die Drehzahl und der vierte überträgt Impulse an den Lüfter.

PWM-Steuerung verwendet

Obwohl Sie vielleicht denken, dass der Begriff PWM (Pulsweitenmodulation) oder Pulsweitenmodulation auf Spanisch wenig verwendet wird, ist die Wahrheit, dass er normalerweise in Bereichen wie der Elektrotechnik weit verbreitet ist und in verschiedenen Sektoren nützlich sein kann. wie in der Telekommunikation, Servomotorgeräten, Audiogeräten und vielen mehr.

Letztendlich übernimmt die PWM die Funktion eines Schalters und schaltet ihn kontinuierlich ein und aus, wodurch die Leistung des Pumpenmotors oder Lüfters angepasst wird.

Dieser Motor ist ein wesentlicher Bestandteil eines PWM-Systems, das für die Steuerung der Drehzahl von Pumpen und Lüftern zuständig ist und mit +12 V (volle Leistung) oder 0 V (null Leistung) arbeitet.

Die von den Pumpen und Lüftern erreichten Drehzahlen werden direkt von der Breite des PWM-Signals oder von der gleichen Drehzahl bis zum Einschalten des Motors bestimmt.

Um uns eine Vorstellung zu geben, bedeutet ein Tastverhältnis von 10%, dass die PWM in einem bestimmten Zeitraum einige Leistungsimpulse sendet, wodurch der Motor mit einer niedrigen Drehzahl läuft. Im Gegensatz dazu wird bei einem Arbeitszyklus von 100% ein Lüfter oder eine Pumpe mit maximaler Drehzahl betrieben, dh mit einem kontinuierlichen Motorstart.

Flüssigkeitskühlung

Der Energieverbrauch der zur Wasserkühlung verwendeten Pumpen ist erheblich höher, weshalb die Energie meist an den Molex-Stecker angeschlossen wird, während die beiden anderen Kabel der PWM und des Drehzahlmessers angeschlossen sind an den Motherboard-Header, um sowohl die PWM als auch die Geschwindigkeit zu verwalten.

Wenn in den Lüftern kein PWM-Signal vorhanden ist, hat der Betrieb seine maximale Leistung, während die Flüssigkeitskühlpumpen eine durchschnittliche Drehzahl haben. Mit anderen Worten, wenn Sie die Pumpe mit voller Leistung betreiben möchten, müssen Sie sie an ein PWM-Signal anschließen, das auf 100% Einschaltdauer eingestellt ist.

Molex-Anschluss in D5-Pumpe (Corsair Hydro X-Serie), kann jedoch auch mit einem 4-poligen PWM-Anschluss erworben werden.

Premium-Lüfter verfügen über eigene IC-Treiber im Motorkern, die anstelle eines flachen Quadrats ein schräges PWM-Signal erzeugen. Diese letzten Signale neigen dazu, in dem Moment, in dem die Lüftergeschwindigkeit minimal ist, störende Quietschen zu erzeugen.

Dieses störende Geräusch ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sich der Rotor bewegt, wenn der Motor eine plötzliche Leistungssteigerung erhält, wodurch diese Klicks erzeugt werden, die den Benutzer manchmal stören.

Um dies zu vermeiden, müssen Sie spezielle integrierte Schaltkreise verwenden, die sicherstellen, dass die Motorzündung beim Empfang eines Boosts sanfter ist.

Warum ist PWM so wichtig?

Es ist normal, dass fast alle Lüfter in einem Computer ausgeschaltet werden, wenn die Spannung auf etwa 5 V oder weniger eingestellt ist. In diesen Fällen hören die Lüfter auf zu arbeiten und drehen sich nicht mehr, weshalb der vom Lüfterhersteller angegebene Drehzahlbereich oft nur mit PWM-Regelung erreichbar ist.

Auf diese Weise können die Lüfter durch die PWM-Steuerung dazu gebracht werden, bei sehr niedrigen Drehzahlen von etwa 300 bis 600 U / min zu arbeiten.

Wenn diese Geschwindigkeiten erreicht werden, ohne dass die Lüfter anhalten, ist der Betrieb sehr leise. Mit der PWM-Steuerung können sie ausgeschaltet werden, wenn der Benutzer dies wünscht.

Ein weiteres interessantes Merkmal der PWM-Steuerung ist, dass mit einem einfachen Signal alle Lüfter gesteuert werden können. Wenn man bedenkt, dass die Lüfter kontinuierlich 12 Volt empfangen, können spezielle Splitter verwendet werden, um ein PWM-Signal an alle Pumpen und Lüfter im Gerät zu senden. Auf diese Weise wird eine Harmonie im Betrieb aller Lüfter und Pumpen erreicht.

Heutzutage geben die Motherboard-Hersteller dem Thema PWM-Regulierung immer mehr Relevanz, weshalb es auf dem Markt sehr solide und detaillierte Konfigurationen gibt, die die Verwendung dieser Ressource immer einfacher machen.

Mit Hilfe der PWM treten keine störenden Geräusche mehr auf, wenn die Gerätekomponenten voll funktionsfähig sind, da sie bei niedrigen Geschwindigkeiten arbeiten und die PWM-Arbeitszykluskurve anhand der Temperaturwerte regulieren können.

Vorteile der PWM-Steuerung

Die Verwendung eines Reglers für die Drehzahl von Pumpen und Lüftern kann uns in mehrfacher Hinsicht zugute kommen:

• Ein Lüfter, der langsamer läuft, erzeugt weniger störende Geräusche. Wenn er langsam läuft, verbraucht der Lüfter weniger Energie. Niedrige Lüftergeschwindigkeiten erhöhen seine Lebensdauer und Leistung.

Der größte Vorteil der PWM-Steuerung ist jedoch vor allem die hohe Effizienz, die einfache Bedienung und die geringen Kosten für die Implementierung, wobei berücksichtigt wird, dass der Lüfter vollständig ein- oder ausgeschaltet bleibt.

Es gibt mehrere Gründe, warum die PWM-Steuerung nach wie vor nicht nur ein sehr beliebtes, sondern auch ein sehr effektives System ist.

Es ist eine Tatsache, dass Motoren als Ganzes, insbesondere aber Gleichstrommotoren, sehr schnell auf die PWM-Steuerung reagieren und es ihnen beispielsweise ermöglichen, ihre Drehzahl in wenigen Sekunden anzupassen, wenn sie das PWM-Signal empfangen. Diese Signale, die die Drehzahl der Motoren steuern, sind auch sehr schnell, hauptsächlich wenn wenig oder keine Berechnung erforderlich ist.

Wenn die PWN-Standarddrehzahl mit dem Ansprechverhalten des Motors kombiniert wird, erzielen PWM-Steuerungen einen hohen Wirkungsgrad, insbesondere in Anwendungen, die sehr temperaturempfindlich sind und sofortige Temperaturänderungen erfordern.

Nachteile der PWM-Steuerung

Unter den negativen Punkten, die für die PWM-Steuerung gefunden werden können, sollte erwähnt werden, dass die im Drehzahlmesser enthaltenen Informationen beim Empfang des PWM-Signals begrenzt sind, da die Leistung den Lüfter nicht immer erreicht.

Es ist jedoch möglich, diese Informationen vom Drehzahlmesser abzurufen, indem eine allgemein als "Impulsdehnung" bezeichnete Technik verwendet wird, bei der der Lüfter so lange eingeschaltet wird, wie dies zum Sammeln der Drehzahlmesserinformationen erforderlich ist. Dies kann zu einer Zunahme des vom Lüfter erzeugten Geräusches führen.

Ein weiterer Nachteil der niederfrequenten PWM hängt mit dem durch die Kommutierung erzeugten Rauschen zusammen. Das heißt, wenn die Lüfter ständig ein- und ausgeschaltet sind, besteht die Gefahr von Geräuschen. Gleiches gilt für die Geschwindigkeit dieser Umschaltung. Wenn sie nicht schnell wird, kann ein Blinken spürbar werden.

Schließlich sind sowohl der Preis dieser Verordnung als auch die durch Funkfrequenzen verursachten Interferenzprobleme ebenfalls negative Punkte.

Letzte Worte und Schlussfolgerung zur PWM-Verbindung

Wenn wir uns auf die Aspekte Zuverlässigkeit, akustisches Rauschen und Energieeffizienz konzentrieren, besteht kein Zweifel daran, dass die beste Möglichkeit zur Regulierung der Lüftergeschwindigkeit die Verwendung einer PWM-Einheit mit einer Frequenz von mehr als 20 kHz ist.

So wie es die Notwendigkeit von Rauschimpulsdehnung und störenden Schaltgeräuschen bei niederfrequenten PWM-Geräten beseitigt, verfügt es über einen viel größeren Regelbereich als andere Arten von PWM-Steuerungen.

Mittels der Hochfrequenz-PWM-Steuerung ist es möglich, dass der Lüfter bei minimalen Drehzahlen arbeitet, die nahe 10% der maximalen Leistung liegen, im Gegensatz zu der minimalen Drehzahl, die ein linear gesteuerter Lüfter erreichen könnte und in diesem Fall arbeiten kann 50% der Höchstgeschwindigkeit.

Die PWM-Steuerung ist hinsichtlich des Stromverbrauchs von großem Vorteil, da die Lüfter kontinuierlich laufen oder ausgeschaltet sind.

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Dank der Tatsache, dass ein Lüfter mit PWM-Steuerung bei sehr niedriger Drehzahl betrieben werden kann, erhöht sich seine Lebensdauer ebenso wie die Zuverlässigkeit des Systems.