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                  技術專題

                  單片機開發PWM與DC風扇


                  單片機開發冷卻風扇是計算機硬件的重要組成部分,因為它們可以冷卻CPU并為機箱通風,從而可以在計算機中進行主動冷卻。所有計算機均具有內置風扇,因為它們是批準的處理器冷卻機制之一。計算機中的風扇從周圍收集冷空氣并將熱空氣排出到室外。它們還通過在散熱器上分配空氣來幫助散熱器工作。在這里,我們討論兩種類型的冷卻風扇:脈寬調制(PWM)風扇和DC風扇。 

                  在筆記本電腦上工作時,您可能會觀察到產生的熱量變化。散熱的這種變化通常會引起散熱風扇及其速度方面的問題。當筆記本電腦的熱量減少時,就沒有必要全速運行風扇了。但是,如果筆記本電腦溫度很高,則筆記本計算機甚至可能需要其他風扇。冷卻風扇的速度控制是一個備受爭議的話題,而PWM風扇和DC風扇是討論最多的解決方案。 

                  直流風扇或3針風扇

                  通常,直流風扇用作低功耗的機箱風扇。它們被供應直流電源。這些風扇也帶有3針,因此也稱為3針風扇。3個引腳是電源引腳(通常為12 V DC),接地引腳和信號引腳。在直流風扇中,電源可以來自穩壓直流電源,也可以來自主板接頭引腳。即使沒有實現速度控制,信號引腳也會收集有關風扇轉速(轉速表輸出)的信息。某些計算機監視信號引腳,并在風扇操作失敗時發出警報。

                  PWM風扇

                  如果要改變直流風扇的速度,唯一的選擇是改變輸入直流電源。直流電源可以降低到12 V以下,以降低速度。DC風扇速度的百分比降低仍然存在限制。所有直流風扇均規定了最小閾值電壓額定值;如果電壓降至閾值以下,則風扇開始失速。對于連續旋轉運動,需要提供此最小電壓。 

                  直流電壓控制是改變直流風扇速度的方法,可以通過在電源線中加入電阻來實現。串聯電阻兩端的壓降會降低到達風扇電源引腳的電壓,從而自動降低風扇的速度。如果連接的電阻器是可變電阻器,則可以改變風扇速度,直到其停滯在最小閾值電壓為止。如今,帶有旋鈕的獨立風扇控制器可用于這種類型的DC風扇速度控制。 

                  PWM風扇或4針風扇

                  脈寬調制(PWM)風扇是直流風扇,帶有用于PWM的額外導線。PWM風扇是4針風扇,第四根電線將PWM信號發送到風扇電機。PWM信號是PWM風扇的控制輸入??刂戚斎胪ǔJ蔷哂?span>5 V或3.3 V上拉電阻的漏極開路或集電極開路輸出。PWM控制信號是高頻(通常為25kHz或更高)的方波,以使風扇發出的噪聲超過人的可聞范圍。PWM信號可以根據電動機的高低狀態來啟動或停止電動機。當PWM信號為高電平時,電動機運行,否則,電動機靜止。 

                  PWM信號的占空比控制風扇電動機的速度。電機將始終提供12 V電壓,但是,PWM信號的占空比決定了風扇應運行多長時間。40%的占空比使風扇在PWM信號總時間段的40%時間內保持打開狀態,而其余60%的時間將保持關閉狀態。冷卻風扇的速度變化在額定速度的30%到100%之間,采用PWM技術,PWM風扇實現的最低速度遠低于直流風扇。機箱和CPU溫度是影響冷卻風扇速度的兩個因素。新技術的進步帶來了固件和軟件控制的PWM風扇,其速度根據CPU或機箱溫度來控制。PWM風扇通常被視為具有較高功耗的CPU冷卻器。

                  直流風扇

                  PWM風扇

                  3針風扇

                  4針風扇

                  電壓控制

                  PWM控制

                  改變電源電壓以進行速度控制

                  在整個操作過程中電源電壓恒定,PWM信號占空比控制風扇速度

                  精確的速度控制很困難

                  無縫速度控制 

                  限制降低速度,使其低于對應于最小閾值電壓的速度

                  達到的最低速度可以低于直流風扇

                  速度可降低至額定速度的40

                  最低速度可能小于額定速度的20

                  電機失速低于最小閾值電壓的可能性

                  電機沒有失速的機會

                  通常用作低功耗的機箱風扇

                  通常用作功耗較高的CPU散熱器

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