pwm mode что это

Как и почему необходимо управлять скоростью вращения компьютерных вентиляторов

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.

Источник

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.

Источник

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

Источник