Pwm вентилятор что значит
Cookies на сайте bequiet.com.
bequiet.com использует файлы cookie (включая таковые третьих лиц) для сбора информации об использовании данного веб-сайта его посетителями. Эти файлы cookie помогают нам максимально улучшить работу нашего веб-сайта, постоянно совершенствовать его и предоставлять содержимое, предназначенное именно для вас. Нажав кнопку «Принять все cookie», вы соглашаетесь с использованием всех файлов cookie. Нажав кнопку «Принять только технические cookie», вы соглашаетесь с использованием только технических необходимых файлов cookie. Для получения дополнительной информации об использовании файлов cookie или для изменения настроек выберите «Информация об использовании файлов cookie».
Локализация сайта
Inside be quiet!
Говоря простым языком, происходит прерывистая подача напряжения на вентилятор, что в сочетании с инерцией массы моторчика и лопастей заставляет вентилятор вращаться быстрее или медленнее – в зависимости от того, насколько продолжительными и частыми являются фазы подачи напряжения. Если частота импульсов низкая, вентилятор будет вращаться медленно, а при росте частоты импульсов скорость вращения увеличивается. Некоторой сложностью этой технологии является необходимость сглаживаний постоянных флуктуаций напряжения. А это значит, что PWM вентиляторы имеют более сложную схему и более дороги, чем их классические аналоги. Внешне Вам будет сложно найти разницу – за исключением разъема подключения: у обычных вентиляторов разъем имеет 3 контакта, у моделей с PWM есть дополнительный четвертый контакт. Материнская плата, соответственно, должна поддерживать возможность управления скоростью вращения таких вентиляторов, что уже много лет является стандартом и может отсутствовать только на самых древних образцах материнских плат.
Вентиляторы с PWM используются повсеместно: для охлаждения процессоров, корпусов или радиаторов СВО. Управление их скоростью вращения может осуществляться с помощью специальных программных инструментов (так называемых утилит) в операционной системе или через BIOS / UEFI, а также с помощью внешних физических регуляторов скорости, если таковые имеются в корпусе Вашего ПК. Более того, Вам нет необходимости отвлекаться на изменение скорости вращениям вручную – современные материнские платы способны отлично справляться с охлаждением компонентов ПК, увеличивая скорость вращения вентиляторов когда это необходимо, или снижая ее для максимально тихой работы в режиме малой нагрузки системы.
Подключение компьютерных вентиляторов охлаждения: все о разъемах
Содержание
Содержание
Корпусные вентиляторы делятся по размерам, типу подшипников, количеству оборотов и даже по способу применения. Одни заточены для создания статического давления, а другие рассчитаны на хороший воздушный поток в корпусе. И самое интересное в том, что один и тот же вентилятор можно подключить с помощью разных коннекторов. Некоторые из них умеют регулировать скорость, а другие работают на полном ходу. Это влияет на комфорт при использовании компьютера. Чтобы подобрать правильный вентилятор, стоит хотя бы поверхностно изучить особенности и нюансы подключения.
Почему коннекторов так много
Немного истории
Когда компьютер только появился и назывался ЭВМ, транзисторы были размером со спичечный коробок, а сама вычислительная машина достигала размеров комнаты и даже квартиры. Если и было нужно охладить такую махину, то для этого использовались огромные промышленные вытяжки, поэтому никто даже не заикался о шуме и комфорте. То ли дело, когда глобальное и грозное «ЭВМ» обтесали, причесали и подкрасили, чтобы получился «компьютер».
Чуть позже серьезное изобретение совсем огламурили и стали ласково звать персональным компьютером. Спасибо Apple: им пришлось сделать многое, чтобы громоздкое чудовище превратилось в привлекательное для покупателей устройство. Другие компании, та же IBM, к примеру, тоже кое-чего добились на этом фронте.
Эти наработки в гонке за персональностью унифицировали и стандартизировали, чтобы мы получили компьютеры такими, какими они стали сейчас.
За уменьшением деталей последовало сокращение размеров корпуса. Спичечные коробки превратились в спички, а позже и вовсе в их десятую часть по размеру. Это, а также повышение мощностных характеристик, стало первым, что потребовало хорошего охлаждения.
Но одно дело охлаждать ЭВМ в шумных рабочих зданиях, другое — остудить мощный компактный компьютер на столе школьника.
Раньше ставили на первый план стабильность и надежность. Ну а жужжит оно — да и пусть. Даже не самые древние модели компьютеров не могут похвастать хорошей системой охлаждения.
Стандартный кулер на процессоре, гудящий блок питания с восьмидесятым вентилятором и парочка ноунейм вертушек в корпусе, подключенных то ли к материнской плате, то ли напрямую к линии 12 В. Лишь бы работало. И никакой регулировки оборотов. Включил, привык к шуму пылесоса — и работаешь. Да что там, под этот шум даже Quake и Unreal заходили на ура. Но, как мы знаем, желания растут, требования тоже.
Требования к комфорту и шуму стали двигать прогресс в будущее, туда, где мы находимся сейчас. Чтобы сочетать тишину, прохладу и мощность, пользователи начали заниматься доработками и улучшениями.
За неимением автоматической регулировки оборотов, в провода впаивали резисторы, чтобы хоть как-то приструнить завывающую вертушку. Энтузиасты придумали более изощренные способы регулировки и дошли до реобасов.
Тогда такие штуки не продавались, поэтому тихие системы были только у тех, кто уверенно пользовался паяльником. Позже эту идею подхватили производители железа и стали выпускать регуляторы в заводском исполнении. А потом реобасы встроили в материнские платы и научили регулировать шум через BIOS.
Чтобы все работало, как надо, вентилятору приделали «третью ногу». То есть, провод, по которому техника ориентируется в оборотах. Так работает трехпиновая регулировка по DC. Так сказать, аналоговый способ.
Он реализован очень просто. Любой компьютерный вентилятор крутится от 12 В. На таком вольтаже будут максимальные обороты. Чтобы их снизить, уменьшают напряжение до семи или даже пяти вольт. DC — это регулировка постоянным током. Постоянными 12 вольтами или 7, 5 и далее.
За снижением вольтажа стоит специальный контроллер на материнке, от которого вентилятору достается готовое питание. На рисунке постоянный ток изображен на верхнем графике, а для контраста внизу есть переменный ток:
Простая ламповая физика — меньше напряжение, меньше света. Однако даже такую технологию поддерживали не все материнки. То есть, поддерживали, но только для мониторинга оборотов. А вот регулировать могли уже не все.
Инженеры подумали и решили, что цифровой технике нужны цифровые технологии. И внедрили технологию PWM. Это уже другая история — про вентиляторы с четырымя проводами и новые материнские платы. Между прочим, массовое использование данной технологии началось почти одновременно с выходом процессоров на платформе LGA 775. Материнские платы научились поставлять комфорт «из коробки», и с тех пор рынок вентиляторов поделился на DC и PWM. Или ШИМ, если говорить по-русски.
Широтно-импульсная модуляция — совершенно новая технология, которая требует от вентилятора наличия еще одной «ноги». Первый провод — для массы, второй — для питания, третий — для мониторинга оборотов, а четвертый — для PWM (информационный канал).
Регулировка оборотов работает еще проще: на вентилятор подается постоянное напряжение 12 В и некая информация для контроллера. В этой информации содержатся команды по открытию и закрытию транзисторов в цепи питания вентилятора. То есть, задаются прерывания. На графике это можно представить так:
Вершинка — транзистор открыт, вентилятор получает все 12 вольт. Далее следует спад — закрытие транзистора и прекращение подачи вольтажа. Так как техника цифровая, то и работа заключается в цифрах, а точнее, в долях секунд. Чем больше наносекунд транзистор находится в открытом состоянии, тем дольше подается вольтаж. Все это продолжается в пределах одного промежутка времени и с очень высокой частотой. То есть, мы можем повторить весь этот процесс с обычным DC-вентилятором вручную, если будем включать и выключать его примерно 23 тысячи раз в секунду. Это соответствует частоте 20 кГц и больше. Таким образом, для достижения максимальной скорости транзистор должен все время быть открыт и скармливать вертушке его родные 12 вольт. Если нужны тишина и комфорт, то вольтаж подается прерывисто — определенное количество раз за период.
В теории переход от DC к PWM меняет не только электрические способности вентиляторов:
На практике же эти плюсы полностью зависят от качества элементной базы и исполнения самого вентилятора.
Надо сказать, что ШИМ применяется не только в вентиляторах. Даже сейчас мы наблюдаем ШИМ. Потому что в любом мониторе с диодной подсветкой применяется PWM для регулировки яркости. Вот наглядный пример и объяснение, как работает технология:
Зачем вентиляторам нужен Molex
Вообще, можно найти вентилятор с таким коннектором, что и подключить будет не к чему. Да и обычный можно положить на полочку, если коннекторы на нем и на материнке не совпадают. Такая путаница на рынке есть и будет, как была проблема с кучей зарядок для каждого телефона, пока microUSB не навел порядок.
Та же участь касается и разнообразия коннекторов. Это сейчас все регулируется, настраивается и вращается. А до некоторых пор производители оснащали четырьмя контактами только разъемы для процессорных кулеров. Остальные довольствовались тремя. Так прижился тандем DC/PWM до наших времен. И даже современные платы работают с обоими вариантами. Но бывает и такое, что разъемов просто не хватает для подключения достаточного количества вентиляторов. На помощь приходит молекс.
Molex выходит напрямую из БП и имеет четырехконтактный разъем с 12 и 5 вольтами, а также две «массы». К нему можно спокойно подцепить хоть десяток вентиляторов. Это решает проблему нехватки разъемов на материнке, чем страдают многие бюджетные модели, особенно в Micro-ATX и Mini-ITX. Но у такого подключения отсутствуют регулировка оборотов и мониторинг.
Чтобы не испортить комфорт, к которому шли десятилетиями, производители выпускают специальные модели, которые могут работать на пониженных оборотах. Это удобно для создания постоянного воздушного потока в корпусе. В таких случаях регулировка оборотов не требуется — минимальных оборотов на вдув и выдув достаточно для охлаждения системы в средней нагрузке. Зато остаются свободные пины на материнке для подключения оборотистых моделей, плюс снимается лишняя нагрузка с шины питания материнки. Тут уже каждый сам себе режиссер и придумывает сценарии использования разных разъемов сам.
Вертушки-самоцветы
Мы разобрали всего три типа коннекторов. Но бывают и другие. Например, шестиконтактные коннекторы. Это особенность самых технологичных вентиляторов. Нет, они не отличаются по характеристикам и не дуют морозом в жаркий день. Это обычные вентиляторы, но с подсветкой. Пожалуй, появление таких вентиляторов начинает новую эпоху компьютерных сборок. Как когда-то персональный компьютер превращали в комфортный, теперь комфортный ПК становится красивым.
Повальное распространение RGB в игровых сборках заставляет производителей добавлять подсветку везде. И, если наушники, мышь или клавиатура — это самостоятельные устройства и могут программироваться как угодно, то вентилятор — штука простая и не имеет встроенного контроллера для управления подсветкой. Поэтому настройкой и синхронизацией подсветки в пределах системного блока занимается материнская плата. Чтобы было красиво и по феншую, производители ввели еще несколько пинов, которые отвечают за управление подсветкой.
Причем возникла новая путаница. Каждый завел свою технологию и продвигает только ее. Это мешает собрать универсальную систему подсветки, поэтому выбор каждой детали в компьютере теперь обусловлен еще и поддержкой фирменных технологий. У Asus это Aura Sync, у Gigabyte — RGB Fusion, а MSI продвигает Mystic Light. Это только софтовая сторона вопроса.
В техническом же плане управление подсветкой различается еще и рабочим вольтажом, а также количеством пинов. Для управления подсветкой часто используют разъемы 12V-G-R-B, 5V-G-R-B или 5V-D-G. Они сильно отличаются и не имеют обратной совместимости. И вот почему.
Светодиоды бывают трех типов: одноцветные, RGB и ARGB. В первом и втором варианте это обычные диоды с одни или тремя катодами, которые управляются аналогово: 12 вольт для питания и по проводу на каждый цвет. ARGB или лента с адресным управлением работает на диодах со встроенными контроллерами.
В каждую лампочку встроен контроллер, который управляет ее яркостью и цветом по цифровому каналу. Обычно, это тип подключения 5V-D-G. Где 5V — 5 вольт, G — масса, а D — Digital Input. Тот самый DI, который передает информацию каждому контроллеру и диоду отдельно, адресно. Что умеют такие ленты:
Каждая лампочка управляется самостоятельно, поэтому может показать любой из миллиона цветов независимо, а также с разной яркостью.
Обычная RGB-лента тоже принимает различные оттенки, но делает это полностью:
Это ограничивает возможности кастомизации и уже перестает пользоваться спросом как в компьютерном сегменте, так и в промышленном, где основное применение ARGB-диоды находят в бегущих строках и мультимедийных баннерах.
В материнских платах управление подсветкой работает через один разъем. Чтобы подключить к нему несколько вентиляторов, используют внешние контроллеры или разветвители.
Контроллеры, к слову, тоже питаются от разъемов блока питания SATA или Molex.
Что предлагает современный вентилятор
Самое главное — компьютер стал персональным, комфортным и теперь уже красивым. Этот процесс превращения из чудовища в красавчика можно назвать эволюцией. Ей подверглись и технические особенности, и визуальные. Вентиляторы тоже подтянулись, чтобы существовать в одном стиле с платформой.
Что касается коннекторов для подключения, то основная часть вентиляторов до сих пор доступна со всеми вариантами подключения. А вот что сильно изменилось, так это ответная часть — управление на материнской плате.
Если раньше некоторые функции получали лишь топовые бренды и модели, а иногда и вовсе, только серверный сегмент, то постепенно эволюция дошла и до самых бюджетных систем. Материнские платы адаптировали под требования пользователей, поэтому большинство из них умеет теперь не только управлять скоростью и мониторить обороты, но и создавать невероятные эффекты с помощью подсветки. Это тоже можно записать в достижения эволюции: превращение вентилятора в современное умное устройство. Интересно представить, что же будет с повелителями воздуха дальше.
Как и почему необходимо управлять скоростью вращения компьютерных вентиляторов
Выделение тепла и необходимость его отвода
В последнее время тема использования интегральных схем для контроля скорости вращения вентиляторов в системах активного охлаждения компьютерных комплектующих и прочих электронных систем стала очень актуальна. Вследствие инициатив крупнейших игроков IT-рынка, вентиляторы, применяющиеся для охлаждения разнообразного оборудования более полувека, в последние годы претерпели существенные изменения. В этой статье мы рассмотрим причины и методы данного эволюционного движения.
Сегодняшний вектор развития электроники, особенно направленных на потребительский рынок устройств, задан на создание как можно более функциональных систем в минимально возможном форм-факторе. Это приводит к тому, что на одной и той же площади производители с каждым годом стараются умещать все больше транзисторов для увеличения функциональности и/или производительности чипов. Хорошим примером могут служить ноутбуки и карманные компьютеры, в которых процессорная и графическая мощь лишь возросли при уменьшении геометрических размеров и веса относительно первых представителей соответствующих классов. Естественно, освоение новых, все более тонких и совершенных технологических процессов производства помогает сдержать рост выделяемого при работе подобных полупроводниковых схем тепла, однако необходимость в его эффективном отводе полностью никуда не исчезает. Схожая ситуация возникает и с прочими устройствами, такими, например, как проекторы. Какие бы новые технологии ни внедрялись, без мощного источника света получить качественную картинку невозможно. А для стабильности работы, как и в случае с CPU/GPU и прочими микросхемами, тепло от ламп требуется отводить эффективно и, по возможности, бесшумно.
Действительно бесшумным методом отвода тепла можно считать лишь полностью пассивные системы, состоящие только из радиатора/теплотрубок. К сожалению, область применения таких СО ограничена: потолок по рассеиванию тепловой мощности этих изделий довольно низок, к тому же максимальная эффективность достигается лишь при большой площади рассеивания, а разместить достаточное количество ребер так, чтобы естественный приток воздуха их еще и равномерно омывал, бывает очень сложно, или даже невозможно. Хорошая альтернатива полностью бесшумным пассивным системам – активные кулеры, сочетающие в себе традиционные радиаторы с вентиляторами, создающими направленный воздушный поток. Однако присутствие движущихся частей означает наличие шума от работы. Кроме того, возрастает и общее энергопотребление, что может быть особенно важно при работе устройства от батареи с ограниченным зарядом. Наконец, с точки зрения надежности, добавление еще одного механического устройства несколько снижает общую отказоустойчивость.
PWM vs DC на кулере
17 Aug 2020 в 18:27
17 Aug 2020 в 18:27 #1
Собственно,в названии темы сам вопрос.Да,знаю,что DC-ты регулируешь напряжение,поступающее на крутилятор,а PWM-напрямую им управляешь,но что предпочтительнее,лучше и эффективней?Желательно поподробней,где лучше PWM,а где DC и при каких обстоятельствах.И еще вопрос:Если я поставлю в биосе например 50% оборотов кулера при температуре 50 градусов и 20% оборотов при 20 градусах(это через PWM регулировку естественно),то при температуре в 35 градусов кулер будет вращаться с оборотами 20% или же с усредненным значением тоже в 35%?Что будет,если сделать также,но в DC(Например,5 вольт напруга на кулер при 20 градусах и 8 вольт при 50 градусах,то при 35 градусах какое напряжение будет подаваться на кулер:по прежнему 5 вольт ибо температура не превысила отметку в 50 градусов или же усредненное значение в 6.5 вольт на вентилятор)?
17 Aug 2020 в 21:16 #2
DC-ты регулируешь напряжение,поступающее на крутилятор,а PWM-напрямую им управляешь
но что предпочтительнее,лучше и эффективней?Желательно поподробней,где лучше PWM,а где DC и при каких обстоятельствах.
А хз, честно. Имхо, PWM нужен для регулировки сразу нескольких вентиляторов через хаб, если тыкать каждый вентилятор в фан-разъём материнки, то смысла мало. Но это имхо, мб я не прав, и там есть какой-то особый смысл. Разницы в эффективности охлада нет, т.к. вентилятор в любом случае вращается на определённых оборотах. Плюсом у PWM вентиляторов есть чёткий диапазон скорости вращения (условно 1000-2000 оборотов) и ниже ты не прыгнешь. А вот путём изменения напряжения напрямую, можно снизить скороть вращения ниже 1000. Офк если вентилятор позволяет, т.к. не все вентиляторы работают на пониженном напряжении. Может случится, что двигатель не стартанёт вовсе или будет работать рывками.
И еще вопрос:Если я поставлю в биосе например 50% оборотов кулера при температуре 50 градусов и 20% оборотов при 20 градусах(это через PWM регулировку естественно),то при температуре в 35 градусов кулер будет вращаться с оборотами 20% или же с усредненным значением тоже в 35%?
А у тебя там полосочек графика нет что ли? Будет кривая линия между точками, т.е. на 35С будет 35%.
Что будет,если сделать также,но в DC
(Например,5 вольт напруга на кулер при 20 градусах и 8 вольт при 50 градусах,то при 35 градусах какое напряжение будет подаваться на кулер:по прежнему 5 вольт ибо температура не превысила отметку в 50 градусов или же усредненное значение в 6.5 вольт на вентилятор)?
900 оборотов, хотя PWM 1000-1800 вроде.
Технологии управления скоростью вращения вентиляторов
авно уже прошли те времена, когда в компьютерах использовалось пассивное охлаждение такие компьютеры были абсолютно бесшумными, но малопроизводительными. По мере роста производительности процессоров и других компонентов ПК росло и их энергопотребление и, как следствие, компоненты ПК становились все более «горячими». Поэтому процессоры стали оснащать массивными радиаторами, а вскоре к ним добавились и вентиляторы, то есть пассивное охлаждение процессоров уже не могло обеспечить требуемый теплоотвод для поддержания надлежащей температуры, из-за чего стали использовать воздушное охлаждение. По мере роста тактовых частот процессоров увеличивалась эффективность теплоотвода, что достигалось за счет более массивных радиаторов и более быстрых вентиляторов.
Повышение максимальной скорости вращения вентиляторов влекло за собой рост уровня создаваемого ими шума. Известно, что при увеличении скорости вращения вентилятора от значения N1 до N2 уровень создаваемого им шума возрастает от значения NL1 до NL2, причем:
,
,Предположим, требуется увеличить скорость вращения вентилятора на 10%. При этом на 2 дБ увеличится и уровень шума, создаваемого вентилятором. Зависимость изменения уровня шума вентилятора от нормализованной скорости вращения показана на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость изменения уровня шума (DNL) вентилятора от нормализованной скорости вращения (N2/N1)
Не менее остро, чем проблема охлаждения процессоров, стоит проблема снижения уровня шума. Идеи, заложенные в технологии энергосбережения и снижения тепловыделения, можно использовать и для снижения уровня шума систем охлаждения. Поскольку тепловыделение (и, следовательно, температура) процессора зависит от его загрузки, а при использовании технологий энергосбережения и от его текущей тактовой частоты и напряжения питания, в периоды слабой активности процессор остывает. Соответственно нет необходимости постоянно охлаждать процессор с одинаковой интенсивностью, то есть интенсивность воздушного охлаждения, определяемая скоростью вращения вентилятора кулера процессора, должна зависеть от текущей температуры процессора.
Существует два основных способа динамического управления скоростью вращения вентиляторов, реализуемых на современных материнских платах: управление по постоянному току и управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения.
Управление по постоянному току
ри технологии управления по постоянному току (Direct Current, DC) меняется уровень постоянного напряжения, подаваемого на электромотор вентилятора. Диапазон изменения напряжения составляет от 6 до 12 В и зависит от конкретной материнской платы. Данная схема управления скоростью вращения вентилятора довольно проста: контроллер на материнской плате, анализируя текущее значение температуры процессора (через встроенный в процессор термодатчик), выставляет нужное значение напряжения питания вентилятора. До определенного значения температуры процессора напряжение питания минимально, и потому вентилятор вращается на минимальных оборотах и создает минимальный уровень шума. Как только температура процессора достигает некоторого порогового значения, напряжение питания вентилятора начинает динамически меняться, вплоть до максимального значения в зависимости от температуры. Соответственно меняются скорость вращения вентилятора и уровень создаваемого шума (рис. 2).
Рис. 2. Реализация динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора при изменении напряжения питания
Рассмотренная технология реализована на всех современных материнских платах как процессоров Intel, так и процессоров AMD. Для ее реализации необходимо установить соответствующую схему управления в BIOS материнской платы и использовать трехконтактный вентилятор (отметим, что большинство процессорных кулеров являются именно трехконтактными): два контакта это напряжение питания вентилятора, а третий контакт сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения вентилятора. Сигнал тахометра представляет собой прямоугольные импульсы напряжения, причем за один оборот вентилятора формируется два импульса напряжения. Зная частоту следования импульсов тахометра, можно определить скорость вращения вентилятора. Например, если частота импульсов тахометра равна 100 Гц (100 импульсов в секунду), то скорость вращения вентилятора составляет 50 об./с, или 3000 об./мин.
Управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения
льтернативной технологией динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора является широтно-импульсная модуляция (Pulse Wide Modulation, PWM) напряжения питания вентилятора. Идея здесь тоже проста: вместо изменения амплитуды напряжения питания вентилятора напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, и меняется только их длительность, то есть фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора. Действительно, поскольку вентилятор обладает определенной инертностью, он не может мгновенно ни раскрутиться, ни остановиться (рис. 3).
Рис. 3. Реакция вентилятора на импульс напряжения