Pwm：それは何ですか、そしてファンにとって何ですか

PCファンの特性に関してほとんど誰も気づかないことをPWM機能に知っている人はほとんどいないでしょう。そのため、コンピューティングの技術的な部分に関する重要な知識が必要です。 ただし、コンピュータユーザーは、この機能に私たちが思っているよりも慣れています。

PWMによって実行されるタスクは、バックグラウンドで実行され、気づかれることなく実行されますが、その利点は、使用しているPCで確認できます。

近年、ハードウェアメーカーは、コンピューターなどのさまざまな電子機器を冷却するファンの速度を、コンポーネントの集積回路を介して効率的に制御できる可能性に特別な注意を払っています。個人的な。

今日の電子機器に見られる扇風機の技術の進化は非常に重要です。 長年使用されてきたファンであり、次第に多くの利点を提供するように変更されています。

しかし、これは常にそうであったわけではありません。何年も前まで、 コンピュータがサイレントであり、ファンの速度を制御する機能が含まれている可能性はどのモデルにも存在しなかったためです。

数年前、主にPCケース内で過剰な熱を発生させなかったため、x86コンピューターでアクティブな冷却の形態を見つけることができませんでした。 しかし、これは、より多くのタスクを実行するためにより多くのリソースを必要とした最初の486コンピュータで変わり始めました。

その頃から今日に至るまで、コンピューターはますます多くのエネルギーを消費し、より多くの熱を発生し始めましたが、それらはまた、より高い収量を獲得し始めました。

これらすべてのために、コンポーネントの進化に加えて、冷却システムも、主にPWMを介して行われるファンの速度を制御する方法の点で、重要な変更と進化を遂げました。

クラシックなMolexコネクタから5、7、または12Vを選択できるシンプルな「ボルトmod」を使用して、数年前にファンの速度を制御できました。

その後、抵抗器を使用してファンの速度を低下させ 、ポテンショメータと熱抵抗を使用して、広範囲の手動速度制御を実行し始めました。 有名なリホバス。

しかし現在、ファンとポンプの速度を制御する場合、最もよく使用されている効率的なオプションは、 PWM制御、またはソフトウェアやBIOSを介してファンの速度を管理するためのCorsairやNZXTなどのメーカーのドライバーの使用です。 。

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キャラクター

今日、メーカーは、少なくとも4ピンPWMヘッダーを搭載したミッドレンジマザーボードを発売しています。 予算を増やすために、ハイエンドマザーボードには、機器の冷却システムの速度を制御する4つ以上の4ピンコネクタが含まれています。

この進化にもかかわらず、2003年に登場したこのマザーボードの機能を知らない、またはコンピュータを購入するときにそれを考慮に入れない人はまだたくさんいます。 さらに驚くべきことは、今日でも古い3ピンコネクタを含むコンポーネントを作成しているファンメーカーを見つけることができるということです。

このため、 PWM制御とは何か 、ポンプとファンの速度を管理する方法、およびこの機能の使用方法を理解することで得られる利点について説明しますが、ほとんどのユーザーはこの機能を無視しています。

PWMの仕組み

PWMの動作には、それぞれ異なる機能を満たす部品を備えた回路が必要です。 この回路では、コンパレータはリンクとして機能し、1つの出力と2つの異なる入力で構成されています。

構成を行うときは、2つの入力のうちの1つが変調器信号にスペースを与えることに注意してください。 反対側では、機能を適切に実行できるように、2番目の入力をノコギリ波タイプの発振器に接続する必要があります。

歯を見せる発振器によって提供される信号は、周波数出力を設定するものです。 長年にわたり、PWMシステムは正しく動作することがすでに証明されており、エネルギーリソースの可用性の管理に関して広く使用されている機能になっています。

PCファンの種類

工場出荷時のファンのケーブル数を考慮すると、3つの主要な接続タイプに応じてケーブルを区別することができます。

1. アース線が2本しかない場合、これらのファンにはプラスとマイナスの接続があります。 2つはファンへの電力供給を担当し、3つ目は「タコ」とも呼ばれるタコ信号を伝達します。 この3本目のケーブルを使用すると、RPM（回転数/分）で測定されるファンの速度で同じ周波数の信号を転送できます。最後のタイプのファンには4本のケーブルが付属しており、これが「PWMファン」として知られています。 。 1本のワイヤーは接地され、2本目は電力を担当し、3本目はRPMをカウントし、4本目はファンにパルスを転送します。

PWM制御の使用

PWM（パルス幅変調）またはパルス幅変調という用語はスペイン語ではほとんど使用されていないと思われるかもしれませんが、実際には通常、電気工学などの分野で広く使用されており、さまざまな分野で役立ちます。テレコミュニケーション、サーボモーターデバイス、オーディオ機器などに使用されます。

最終的に、PWMはスイッチの機能を実行し、 スイッチを連続的にオン/オフすることで、ポンプモーターまたはファンが取得する電力量を調整します。

このモーターは、ポンプとファンの速度を制御する+ 12V（フルパワー）または0V（ゼロパワー）で動作するPWMシステムの基本的な部分です。

ポンプとファンが到達する速度は、モーターがオンになっている時間によって、PWM信号の幅、または何が同じかによって直接決定されます。

考えてみると、10％のデューティサイクルは、PWMが一定の時間内に数パルスの電力を送信し、モーターを低速で回転させることを意味します。 反対に、デューティサイクルが100％の場合、ファンまたはポンプは最大速度で、つまり連続エンジン始動で動作します。

液体冷却

PWMとタコメーターの他の2つのケーブルが接続されている間、水冷で使用されるポンプが要求するエネルギー消費はかなり高くなります。そのため、エネルギーは主にMolexコネクタに接続されます。 PWMと速度を管理するためにマザーボードヘッダーに追加します。

ファンにPWM信号がない場合、動作は最大電力で行われますが、液体冷却ポンプは平均速度になります。 つまり、ポンプをフルパワーで稼働させたい場合は、100％デューティサイクルに設定されたPWM信号に接続する必要があります。

D5ポンプ（Corsair Hydro Xシリーズ）のMolex接続。ただし、4ピンPWM接続で購入することもできます。

プレミアムファンには、モーターコア内に独自の独自のICドライバーが含まれており、平坦な正方形ではなく傾斜したPWM信号を生成します。 これらの最後の信号は、ファン速度が最小の瞬間に不快なきしみ音を生成する傾向があります。

この迷惑なノイズは、モーターが急激に増加した電力を受け取ると、ローターが動き、ユーザーに不快なクリック音を発生させるためです。

これを回避するには、 特別な集積回路を使用する必要があります。これにより、ブーストを受けたときにエンジンの点火がよりスムーズになります。

なぜPWMがそれほど重要なのですか？

電圧が約5V以下に設定されている場合、コンピュータのほとんどすべてのファンがオフになるのは正常です。 これらの場合、ファンは動作を停止して回転しなくなります。そのため、多くの場合、ファンメーカーの規定速度範囲はPWMレギュレーションを使用してのみ達成できます。

このように、PWM制御を介して、ファンを約300〜600 RPMの非常に低速で動作させることができます。

ファンが停止せずにこれらの速度に達すると、 非常に静かな動作が得られます。さらに、ユーザーが望む場合は、PWM制御でオフにすることができます。

PWM制御のもう1つの興味深い機能は、単純な信号ですべてのファンを制御できることです。 ファンが連続して12ボルトを受け取ることを考えると、特別なスプリッターを使用して、装置内のすべてのポンプとファンにPWM信号を送信できます。 このようにして、すべてのファンとポンプの動作において調和が達成されます。

現在、マザーボードメーカーはPWMレギュレーションの問題にますます関連性を与えています。そのため、このリソースを使いやすくする非常に堅牢で詳細な構成が市場に出ています。

PWMを利用することで、機器のコンポーネントが完全に動作しているときに、温度の読み取り値に基づいてPWMデューティサイクル曲線を調整できるだけでなく、低速でも動作できるため、煩わしいノイズがなくなります。

PWM制御の利点

ポンプとファンの速度にレギュレーターを使用すると、いくつかの点でメリットがあります。

• 低速で稼働するファンは、うるさい騒音を少なくします。低速で稼働することにより、ファンはより少ないエネルギーを消費します。低速のファン速度は、寿命とパフォーマンスを向上させます。

しかし何よりも、PWM制御で得られる最大の利点は、ファンが完全にオンまたはオフのままであることを考慮すると、高レベルの効率、シンプルな操作、および実装の低コストです。

PWM制御が人気の高いシステムであるだけでなく、非常に効果的なシステムであり続ける理由はいくつかあります。

モーター全体、特にDCモーターはPWM制御に非常に速く作用するため、たとえば、PWM信号を受信すると、数秒で速度を調整できます。 また、モーターの速度を制御するこれらの信号は、主に計算がほとんどまたはまったく必要ない場合に非常に高速です。

PWNのデフォルト速度とモーターの応答性を組み合わせると、特に温度に敏感で、温度変化を瞬時に発生させる必要があるアプリケーションでは、PWMコントローラーから高品質の効率が得られます。

PWM制御の欠点

PWM制御の欠点の1つは、電力が常にファンに到達するとは限らないため、PWM信号を受信するときにタコメータに含まれる情報が制限されていることです。

ただし、タコメータ情報を収集するために必要な限りファンをオンにすることを含む、一般に「パルスストレッチ」と呼ばれる手法を使用して、タコメータからこの情報を取得することは可能です。 これにより、ファンから発生するノイズが増加する可能性があります。

低周波数PWMのもう1つの欠点は、転流によって生成されるノイズに関連しています。 つまり、ファンが連続的にオン/オフされると、ノイズが発生する可能性があります。 この切り替えの速度も同じで、速くならないと瞬きが目立つ場合があります。

最後に、この規制の価格と無線周波数によって引き起こされる干渉の問題も、マイナスの点です。

PWM接続に関する最後の言葉と結論

信頼性、音響ノイズ、 エネルギー効率の側面に焦点を当てる場合、ファン速度を調整する最善の方法は、20 kHzを超える周波数のPWMユニットを使用することであることは間違いありません。

低周波数PWMユニットに関連するノイズの多いパルスストレッチと煩わしいスイッチングノイズの要件を排除するのと同じように、他のタイプのPWM制御よりもはるかに広い制御範囲を備えています。

高周波PWM制御により、リニア制御のファンが到達できる最低速度とは逆に、最大電力の10％に近い最低速度でファンが動作する可能性があり、この場合、最高速度の50％。

PWM制御は、ファンが継続的に稼働または停止しているため、電力消費の点で非常に有益です。

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最後に、ファンがPWM制御で非常に低速で動作できるという事実のおかげで、システムの信頼性と同様に、その有効寿命が長くなります。