Pwm: qu'est-ce que c'est et à quoi ça sert chez les fans

Quelque chose que sûrement peu de gens savent déjà ce que presque personne ne remarque concernant les caractéristiques des ventilateurs PC est dans la fonction PWM, pour laquelle vous devez avoir des connaissances importantes liées à la partie technique de l'informatique. Cependant, les utilisateurs d'ordinateurs sont plus habitués à cette fonction que nous ne le pensons.

Les tâches effectuées par le PWM s'exécutent en arrière-plan et sans être remarquées, bien que ses avantages soient visibles sur les PC que nous utilisons.

Ces dernières années, les fabricants de matériel ont accordé une attention particulière à la possibilité de contrôler efficacement la vitesse des ventilateurs qui refroidissent divers appareils électroniques, tels que les ordinateurs, grâce aux circuits intégrés des composants. personnel.

L'évolution que la technologie utilisée par les ventilateurs électriques que l'on retrouve dans les équipements électroniques d'aujourd'hui est très importante. Des ventilateurs qui sont utilisés depuis de nombreuses années et qui à leur tour ont été modifiés pour offrir de plus en plus d'avantages.

Mais ce n'était pas toujours le cas, car jusqu'à il y a peu d'années, la possibilité qu'un ordinateur soit silencieux et qu'il comprenne une fonction pour contrôler la vitesse des ventilateurs n'était présente dans aucun modèle.

Il y a plusieurs années, nous n'avons trouvé aucune forme de refroidissement actif sur les ordinateurs x86, principalement parce qu'ils ne généraient pas de chaleur excessive à l'intérieur des boîtiers PC. Mais cela a commencé à changer avec les 486 premiers ordinateurs, qui nécessitaient plus de ressources pour effectuer de plus en plus de tâches.

De cette époque jusqu'à aujourd'hui, les ordinateurs ont commencé à consommer de plus en plus d'énergie et à générer également plus de chaleur, bien qu'ils aient également commencé à obtenir des rendements plus élevés.

C'est pour tout cela qu'en plus de l'évolution des composants, les systèmes de refroidissement ont également subi des changements et évolutions importants, principalement en termes de manière de contrôler la vitesse des ventilateurs, ce qui se fait via PWM.

Grâce à un simple "mod volt", avec lequel vous pouviez sélectionner 5, 7 ou 12V à partir d'un connecteur Molex classique, vous pouviez contrôler la vitesse des ventilateurs il y a plusieurs années.

Par la suite, des résistances ont commencé à être utilisées pour réduire la vitesse des ventilateurs, ainsi que l'utilisation de potentiomètres et de résistances thermiques, exerçant ainsi un contrôle manuel de la vitesse à large plage. Le rehobus bien connu.

Mais actuellement, si vous cherchez à contrôler la vitesse des ventilateurs et des pompes, l'option la plus utilisée et la plus efficace est le contrôle PWM ou l'utilisation de pilotes de fabricants tels que Corsair ou NZXT pour gérer la vitesse de nos ventilateurs via un logiciel ou un BIOS..

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Personnage

Aujourd'hui, les fabricants lancent leurs cartes mères de milieu de gamme équipées d'au moins un en-tête PWM à 4 broches. Pour un budget plus important, les cartes mères haut de gamme comprennent quatre connecteurs à 4 broches ou plus qui contrôlent la vitesse des systèmes de refroidissement de l'équipement.

Malgré cette évolution, il y a encore beaucoup de gens qui ne connaissent pas cette fonction de carte mère apparue en 2003, ou qui n'en tiennent pas compte lors de l'achat d'un ordinateur. Ce qui est encore plus surprenant, c'est qu'aujourd'hui, nous pouvons encore trouver des fabricants de ventilateurs créant leurs composants, y compris des connecteurs à 3 broches obsolètes.

Pour cette raison, nous expliquerons ce qu'est le contrôle PWM, comment il gère la vitesse des pompes et des ventilateurs, et quels avantages sont obtenus en sachant comment utiliser cette fonction, qui est toujours ignorée par la plupart des utilisateurs.

Comment fonctionne PWM

Le fonctionnement du PWM nécessite un circuit comportant des pièces remplissant chacune des fonctions différentes. Dans ce circuit, le comparateur fonctionne comme une liaison et se compose d'une sortie et de deux entrées différentes.

Lors de la configuration, gardez à l'esprit qu'une des deux entrées se chargera de donner de l'espace au signal du modulateur. De l'autre côté, la deuxième entrée doit être attachée à un oscillateur de type en dents de scie afin que la fonction puisse être exécutée correctement.

Le signal fourni par l'oscillateur à pleines dents est ce qui définit la sortie de fréquence. Au fil des ans, le système PWM a déjà prouvé qu'il fonctionnait correctement, ce qui en fait une fonctionnalité largement utilisée lorsqu'il s'agit de gérer la disponibilité des ressources énergétiques.

Types de ventilateurs PC

Compte tenu du nombre de câbles avec lesquels un ventilateur vient de l'usine, il est possible de les différencier selon trois types principaux de connexions.

1. S'ils viennent avec seulement deux fils de terre, ces ventilateurs ont des connexions positives et négatives. Le deuxième groupe de ventilateurs est livré avec trois fils; deux sont responsables de l'alimentation du ventilateur, tandis que le troisième transporte le signal tachymétrique, également connu sous le nom de "tachymètre". Grâce à ce troisième câble, un signal de fréquence égale peut être transféré à la vitesse du ventilateur, qui est mesurée en tr / min (tours par minute). Le dernier type de ventilateurs est livré avec quatre câbles, et ils sont ce que nous appelons des "ventilateurs PWM". Un fil est mis à la terre, le second est responsable de l'alimentation, le troisième compte le régime et le quatrième transfère les impulsions au ventilateur.

Utilisations du contrôle PWM

Bien que vous puissiez penser que le terme PWM (Pulse Width Modulation) ou Pulse Width Modulation, en espagnol, est peu utilisé, la vérité est qu'il est généralement largement utilisé dans des domaines tels que l'électrotechnique et peut être utile dans divers secteurs, comme dans les télécommunications, les servomoteurs, l'équipement audio et bien d'autres.

En fin de compte, le PWM remplit la fonction d'un interrupteur, en l'allumant et en l'éteignant en continu, ajustant ainsi la puissance du moteur ou du ventilateur de la pompe.

Ce moteur est un élément fondamental pour un système PWM chargé de contrôler la vitesse des pompes et des ventilateurs, fonctionnant à + 12V (pleine puissance) ou 0V (puissance nulle).

Les vitesses atteintes par les pompes et les ventilateurs seront directement déterminées par la largeur du signal PWM, ou ce qui est le même, au moment où le moteur reste allumé.

Pour nous donner une idée, un rapport cyclique de 10% signifie que le PWM enverra quelques impulsions de puissance dans un certain laps de temps, ce qui fera tourner le moteur à basse vitesse. Au contraire, avec un rapport cyclique de 100%, un ventilateur ou une pompe fonctionne à vitesse maximale, c'est-à-dire avec un démarrage continu du moteur.

Refroidissement liquide

La consommation d'énergie exigée par les pompes utilisées dans le refroidissement par eau est considérablement plus élevée, c'est pourquoi l'énergie est principalement connectée au connecteur Molex, tandis que les deux autres câbles du PWM et du tachymètre sont connectés à l'en-tête de la carte mère afin de gérer le PWM ainsi que la vitesse.

Dans le cas où il n'y a pas de signal PWM dans les ventilateurs, le fonctionnement sera à sa puissance maximale, tandis que les pompes de refroidissement liquide auront une vitesse moyenne. En d'autres termes, si vous souhaitez faire fonctionner la pompe à pleine puissance, vous devrez la connecter à un signal PWM réglé sur un rapport cyclique de 100%.

Connexion Molex dans la pompe D5 (série Corsair Hydro X), mais elle peut également être achetée avec une connexion PWM à 4 broches.

Les ventilateurs Premium incluent leurs propres pilotes IC uniques dans le noyau du moteur qui créent un signal PWM incliné au lieu d'un carré plat. Ces derniers signaux ont tendance à produire des grincements gênants au moment où la vitesse du ventilateur est minimale.

Ce bruit gênant est dû au fait que lorsque le moteur reçoit une brusque augmentation de puissance, cela provoque le déplacement du rotor, générant ainsi ces clics qui agacent parfois l'utilisateur.

Pour éviter cela, vous devez recourir à des circuits intégrés spéciaux, qui garantiront que l'allumage du moteur est plus doux lors de la réception d'un boost.

Pourquoi le PWM est-il si important?

Il est normal que presque tous les ventilateurs d'un ordinateur s'éteignent lorsque la tension est réglée sur environ 5V ou moins. Dans ces cas, les ventilateurs cessent de fonctionner et ne tournent plus, c'est pourquoi la plage de vitesse indiquée par le fabricant du ventilateur n'est souvent réalisable qu'en utilisant la régulation PWM.

De cette façon, grâce au contrôle PWM, les ventilateurs peuvent fonctionner à très basse vitesse, entre 300 et 600 tr / min.

Lorsque ces vitesses sont atteintes sans que les ventilateurs s'arrêtent, vous obtenez un fonctionnement vraiment silencieux, et avec le contrôle PWM, ils peuvent être désactivés si l'utilisateur le souhaite.

Une autre caractéristique intéressante du contrôle PWM est qu'avec un signal simple, il est possible de contrôler tous les ventilateurs. Étant donné que les ventilateurs reçoivent 12 volts en continu, des séparateurs spéciaux peuvent être utilisés pour envoyer un signal PWM à toutes les pompes et ventilateurs de l'équipement. De cette façon, une harmonie est obtenue dans le fonctionnement de tous les ventilateurs et pompes.

De nos jours, les fabricants de cartes mères accordent de plus en plus d'importance à la question de la régulation PWM, c'est pourquoi il existe sur le marché des configurations très robustes et détaillées qui facilitent l'utilisation de cette ressource.

Avec l'aide du PWM, il n'y aura plus de bruits gênants lorsque les composants de l'équipement seront pleinement opérationnels, car ils pourront fonctionner à basse vitesse et réguler la courbe de cycle de service PWM en fonction des relevés de température.

Avantages du contrôle PWM

L'utilisation d'un régulateur dans la vitesse des pompes et des ventilateurs peut nous être bénéfique à plusieurs égards:

• Un ventilateur fonctionnant à une vitesse plus lente produit moins de bruits gênants. En fonctionnant à une vitesse lente, le ventilateur consomme moins d'énergie. Des vitesses de ventilateur faibles augmentent sa durée de vie et ses performances.

Mais surtout, le plus grand avantage obtenu avec la commande PWM est son haut niveau d'efficacité, son fonctionnement simple et le faible coût de sa mise en œuvre, en tenant compte du fait que le ventilateur restera complètement allumé ou éteint.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles le contrôle PWM continue d'être non seulement un système très populaire, mais aussi très efficace.

C'est un fait que les moteurs dans leur ensemble, mais les moteurs à courant continu en particulier, agissent très rapidement sur la commande PWM, leur permettant, par exemple, d'ajuster leur vitesse en quelques secondes lorsqu'ils reçoivent le signal PWM. De plus, ces signaux qui contrôlent la vitesse des moteurs sont très rapides, principalement lorsque peu ou pas de calcul est nécessaire.

Lorsque la vitesse par défaut PWN est combinée à la réactivité du moteur, une efficacité de haute qualité est obtenue des contrôleurs PWM, en particulier dans les applications qui sont très sensibles à la température et nécessitent des changements de température pour se produire instantanément.

Inconvénients du contrôle PWM

Parmi les points négatifs que l'on peut retrouver sur la commande PWM, il convient de mentionner que les informations contenues dans le tachymètre sont limitées lors de la réception du signal PWM, car la puissance n'atteint pas toujours le ventilateur.

Cependant, il est possible de récupérer ces informations à partir du tachymètre en utilisant une technique communément appelée "impulsion d'étirement", qui consiste à allumer le ventilateur aussi longtemps que nécessaire pour collecter les informations du tachymètre. Cela peut entraîner une augmentation du bruit généré par le ventilateur.

Un autre inconvénient du PWM basse fréquence est lié au bruit généré par la commutation. Autrement dit, lorsque les ventilateurs sont allumés et éteints en permanence, il y a un potentiel de bruit. Il en va de même pour la vitesse de cette commutation qui, si elle ne devient pas rapide, un clignotement peut devenir perceptible.

Enfin, tant le prix de cette réglementation que les problèmes d'interférences provoquées par les radiofréquences sont également des points négatifs.

Derniers mots et conclusion sur la connexion PWM

Si nous nous concentrons sur les aspects de fiabilité, de bruit acoustique et d'efficacité énergétique, il ne fait aucun doute que la meilleure façon de réguler la vitesse du ventilateur est d'utiliser une unité PWM avec une fréquence supérieure à 20 kHz.

Tout comme il élimine l'exigence d'étirement d'impulsion bruyant et les bruits de commutation gênants associés aux unités PWM basse fréquence, il a une plage de contrôle beaucoup plus large que celle des autres types de commandes PWM.

Grâce au contrôle PWM haute fréquence, il est possible que le ventilateur fonctionne à des vitesses minimales, proches de 10% de la puissance maximale, contrairement à la vitesse minimale qu'un ventilateur à contrôle linéaire pourrait atteindre, pouvant fonctionner dans ce cas à 50% de la vitesse maximale.

Le contrôle PWM est très bénéfique en termes de consommation d'énergie, car les ventilateurs fonctionnent ou s'arrêtent en continu.

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Enfin, grâce au fait qu'un ventilateur peut fonctionner à très basse vitesse avec contrôle PWM, sa durée de vie augmente, tout comme la fiabilité du système.