電腦熟悉的朋友都知道,不管是臺式電腦還是筆記本電腦,都是具有風扇的,該風扇起到散熱作用,電腦CPU的溫度越高,轉速越快,可以提高電腦CPU的散熱效率,保證CPU正常工作。那么電腦是如何調節風扇的轉速的呢?這要從風扇的線序說起。從一開始到現在,電腦CPU的風扇分別經歷了兩線式、三線制以及今天的四線式。那他們之間有什么區別呢?
1-電腦上的風扇
早期的風扇只有兩根線,一般用紅線和黑線來表示,紅色表示電源正、黑線表示電源負,即只要接上合適的電壓,風扇就會轉動,而且是全速轉動,速度不可調。這中風扇雖然容易控制,但是沒有轉速反饋。風扇有沒有在轉動、風扇的轉速是多少,電腦CPU完全不知道。即使風扇壞掉了,電腦CPU也無法檢測到,溫度和轉速之間無法形成閉環,也可以說風扇的狀態是不可控的,存在散熱隱患。
2-兩線式風扇
鑒于兩線式風扇的以上缺點,為提高散熱效率,后來又出現過三線式的風扇。
三線式風扇有三根線,分別用紅色、黑色和黃色來表示。紅色和黑色是電源線,而黃色是風扇轉速的反饋線,通過這根線,電腦CPU可以實時的檢測到風扇的轉速。在風扇開啟后,CPU能知道風扇是不是在工作,形成了初步的閉環。
3-三線式風扇
在電腦需要散熱的時候,CPU檢測到風扇的轉速為零,那么就可以判斷風扇壞掉或者是缺失,可以向用戶提示故障信息。
以上兩種風扇所存在的缺點就是,無法根據實際的溫度情況進行調速,只要滿速運行,導致噪聲很大,為了改善這種情況,出現了四線式風扇。
四線式CPU風扇在三線式的基礎之上多了一根調速線,CPU既能實時的檢測風扇的轉速,又能根據當前CPU的溫度來控制風扇的轉速,實現了溫度和風扇轉速的閉環控制,提高了散熱效率、降低了主機功耗、還減小了風扇轉動時的噪音。優點明顯,所以,目前以四線式風扇居多。
4-四線式風扇
通過前面的對比可知,三線式風扇比兩線式風扇多了測速功能,而四線式風扇又比三線式風扇多了調速功能。對比如下表所示。
5-風扇線序對比
那么CPU是如何調節風扇的轉速的呢?
給風扇加上合適的額定電壓后,風扇就會滿速運轉,如果把電壓降低一點,那么風扇的轉速就會降低,當把電壓將為零后,風扇慢慢就停下來了。可以發現,只要改變風扇兩端的電壓就可以實現轉速的調節。那么如何實現風扇電壓的調節呢?這就用到了PWM。
PWM調速原理
所謂PWM,就是脈沖寬度調制,一定頻率的方波是由高電平和低電平構成的。假設高電平的持續時間是T1,低電平的持續時間是T2, 那么周期T=T1+T2。
6- PWM方波
通過改變高電平的持續時間,就可以改變方波的平均電壓,在一個周期內高電平所占的比例,就叫做占空比,計算公式為:D=T1/T。
占空比與平均電壓的關系
占空比越大,那么平均電壓就越高;占空比越低,平均電壓就越小。
占空比為100%,那么風扇兩端的電壓就是12V,風扇滿速轉動;
占空比為50%,那么風扇兩端的電壓就是6V,風扇以一半的速度轉動;
占空比為0%,那么風扇的電壓就是0V,風扇不轉動。
占空比和平均電壓的計算關系如下圖所示。
7-平均電壓的計算方法
PWM調速電路原理圖的設計
所以,CPU只要輸出不同占空比的方波就可以控制風扇的轉速,占空比的大小與溫度有關。溫度越高,占空比越大,風扇轉速越快;溫度越低,占空比越小,風扇轉速也就越小。CPU控制風扇調速的電路原理圖如下圖所示。
8-PWM調速電路原理圖
上圖中,使用三極管作為風扇的驅動,也可以使用MOSFET等其他功率器件,方波的占空比是由CPU溫度控制的。理論上來講,頻率越高,風扇轉動越平滑,但是對功率開關器件的響應速度要求也就越高,所以方波的頻率一般控制在10K-30KHz之間。
IY就是講糾不講理,只要玩,關鍵是得玩得嗨。做兩個小東西,水平有限,都比較LOW,但是自己玩還是挺開心的。
首先是做一個5.00V 電壓基準,
去linear 申請了兩片6655,一直沒有發貨通知,不知道怎么的突然就到貨了。
于是查了一下Datasheet畫了一個最簡單的板子
準備以后再加一片10V的基準補上,可是在公司沒法熱轉印,真的不喜歡等,
從圖可見圖最簡單,1.2腳,3.4腳,6.7腳 都是連一起的,那么就不用那么復
雜直接用手畫吧,這樣就快些開工,拿 mark筆畫一個吧,與原理圖基本一樣,
就把左邊的電容放到下面來了,因為畫得太寬了,好難看。+-為輸入電源
G與5V為輸出基準電壓,官方datasheet說明其誤差0.025%,所以對于一般的
三位表可以當校準基準用了。畫好用HCl +H2O2 去掉不要的覆銅,再用酒精洗
掉mark筆跡,板子就算好了,難看是難看了點,但不影響精度就好。
全板涂上松香,鍍上錫,馬上把LTC6655焊上,
接上12V電源。我就算一個5V基準源了。簡單。
測試一下我的萬用表,有些誤差,還算好0.02%還
是可以接受的就不去校正了。
哪位大俠有高位萬用表幫我確認一下這個基準是不是精確的。
做幾個桌面風扇:
淘寶淘了幾個5元一個的服務器四線風扇,
買了兩種,都很暴力,風大,噪音也大,臺達的還好,
直接接到5V上,然后風小了,噪聲也可以接受了,作桌面
風扇,與床頭風扇還不錯,
另一個Nidec 小日本的比臺達的更
暴力,接5V竟然驅動不了……直接不轉,手上還有兩個,不想
浪費呀,要接12V驅動,噪聲受不了,要不就加個降壓模
塊又不太好搞,干脆一點,做個PWM調速板,直接接調速度
線來調節好了。四線風扇調速線為5V 20KHz PWM信號,得做一個PWM發生器。
先查一下PWM發生芯片……竟然不好查,再查PWM
發生器,媽呀全是高大上的設備,基本上全是任意波
形發生器對風扇調速,只要簡單就行了,然后查到了
NE555,這真是個好東西 。百度一下竟然可以做成
占空比可調的PWM發生器。手畫一個原理圖吧,反正
原理圖也畫不好也沒有必要。
再畫一個布板圖
這樣好像差不多了,這么簡單,用個洞洞板吧,
畫個洞洞板布局圖,不會使用那么畫圖工具,只
能簡單的手畫了。接頭接電腦ATX電源剛好,
剛好手上有一個沒有用的功放板,余下的兩片功放芯片有空了
要做個2聲道功放板了這兩個芯片評價很高,松下的,傳說中接
近膽機效果。
上面有三片NE555,太爽了,硝特管也一把!
開始拆元件,焊板子了!所有原件全部拆機,除了兩個1K電阻
焊好板子了,準備看效果了,接上線和風扇,不錯
可以把風扇調到很低的轉速基本沒有聲音
再來個整體圖
放到公司用挺好的,公司空調開太低了冷開高了熱,
做個桌面小風扇隨時吹吹挺好的。
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電子產品高速發展的今天,散熱風扇幾乎應用到了所有行業,例如電力設備,通訊行業,安防監控,軍工設備,汽車行業,醫療設備,智能家電,自動化行業等等,在這些行業中普通散熱風扇已經遠遠不能滿足各種設備的需求了,于是,帶pwm調速功能的風扇就成了智能設備的首選,例如:按摩椅、變頻器、加濕器都是需要pwm調速散熱風扇的
智能設備在不同時間段以及不同程度負載的工作時間里,需要散熱風扇工作的散熱效果不一樣,這樣能有效減低能耗,延長設備壽命,讓設備在任何運行狀態都能達到最佳狀態,另外,設備工作超負載時會產生比平時更多熱量的時候,也可以通過給風扇輸送信號,使其短時間內快速排除熱量,減少因設備內部溫度過高對設備造成損害,這是無pwm調速功能散熱風扇所達不到的狀態。任何電子設備生產有一定的年份或者使用時間太長沒有保養,都會導致設備的各部件性能老化,使得設備工作效率低,
pwm調速散熱風扇調速原理
1、通過控制電路來調節風機的轉速,是脈寬調制信號控制,有4根線,標準風扇只有正負極倆根線,它可以使用頻率和高低壓電平來控制散熱風扇轉速,通過PWM控制器改變占空比,從而達到控制風扇轉速的目的
2、通過溫感檢測環境周圍的溫度可以設定最合適的轉速
優點總結:降低能耗、降低噪音、延長設備壽命、高效工作
東興岳散熱風扇廠家專業研發、生產散熱風扇,所有散熱風扇均支持pwm調速功能,還可根據不同設備工作環境量身定制!