Pwm: o que é e para que serve nos fãs

Algo que certamente poucas pessoas já sabem o que quase ninguém percebe em termos das características dos ventiladores de PC está na função PWM, para a qual você deve ter um conhecimento importante relacionado à parte técnica da computação. No entanto, os usuários de computador estão mais acostumados a essa função do que pensamos.

As tarefas executadas pelo PWM são executadas em segundo plano e sem serem notadas, embora suas vantagens sejam visíveis nos PCs que usamos.

Nos últimos anos, os fabricantes de hardware prestaram atenção especial à possibilidade de que a velocidade dos ventiladores que resfriam vários dispositivos eletrônicos, como computadores, possa ser controlada com eficiência através dos circuitos integrados dos componentes. pessoal.

A evolução que a tecnologia usada pelos ventiladores elétricos que encontramos nos equipamentos eletrônicos atuais é muito importante. Ventiladores que são usados ​​há muitos anos e que, por sua vez, foram modificados para oferecer mais e mais vantagens.

Mas nem sempre foi esse o caso, já que até poucos anos atrás, a possibilidade de um computador ficar silencioso e incluir uma função para controlar a velocidade dos ventiladores não estava presente em nenhum modelo.

Vários anos atrás, não encontramos nenhuma forma de resfriamento ativo nos computadores x86, principalmente porque eles não geravam calor em excesso nos gabinetes do PC. Mas isso começou a mudar com os primeiros 486 computadores, que exigiam mais recursos para executar mais e mais tarefas.

Desde então, até hoje, os computadores começaram a consumir mais e mais energia e também a gerar mais calor, embora também passassem a obter rendimentos mais altos.

É por tudo isso que, além da evolução dos componentes, os sistemas de refrigeração também passaram por importantes mudanças e evoluções, principalmente em termos da maneira de controlar a velocidade dos ventiladores, o que é feito através do PWM.

Através de um simples "volt mod", com o qual você pode selecionar 5, 7 ou 12V a partir de um conector Molex clássico, você pode controlar a velocidade dos ventiladores há vários anos.

Posteriormente, os resistores passaram a ser utilizados para diminuir a velocidade dos ventiladores, bem como o uso de potenciômetros e resistências térmicas, exercendo assim um amplo controle manual de velocidade. O conhecido rehobus.

Porém, atualmente, se você deseja controlar a velocidade dos ventiladores e bombas, a opção mais usada e eficiente é o controle PWM ou o uso de drivers de fabricantes como Corsair ou NZXT para gerenciar a velocidade de nossos ventiladores via software ou BIOS..

Índice de conteúdo

Caráter

Hoje, os fabricantes lançam suas placas-mãe de gama média equipadas com pelo menos um conector PWM de 4 pinos. Para um orçamento maior, as placas-mãe topo de linha incluem quatro ou mais conectores de 4 pinos que controlam a velocidade dos sistemas de refrigeração dos equipamentos.

Apesar dessa evolução, ainda há muitas pessoas que desconhecem essa função da placa-mãe que surgiu em 2003 ou não a levam em consideração ao comprar um computador. Ainda mais surpreendente é que hoje ainda podemos encontrar fabricantes de ventiladores criando seus componentes, incluindo conectores desatualizados de 3 pinos.

Por esse motivo, explicaremos o que é o controle PWM, como ele gerencia a velocidade de bombas e ventiladores e quais vantagens são obtidas ao saber como usar essa função, que ainda é ignorada pela maioria dos usuários.

Como o PWM funciona

A operação do PWM precisa de um circuito que possua partes que cumpram funções diferentes cada. Nesse circuito, o comparador funciona como um link e é composto de uma saída e duas entradas diferentes.

Ao fazer a configuração, lembre-se de que uma das duas entradas cuidará de dar espaço ao sinal do modulador. Por outro lado, a segunda entrada deve ser conectada a um oscilador do tipo dente de serra para que a função possa ser executada corretamente.

O sinal fornecido pelo oscilador dentado é o que define a saída de frequência. Ao longo dos anos, o sistema PWM já provou que funciona corretamente, tornando-o um recurso amplamente usado quando se trata de gerenciar a disponibilidade de recursos energéticos.

Tipos de fãs de PC

Levando em consideração o número de cabos com os quais a ventoinha vem de fábrica, é possível diferenciá-los de acordo com três tipos principais de conexões.

1. Se eles vêm com apenas dois fios terra, esses ventiladores têm conexões positivas e negativas.O segundo grupo de ventiladores vem com três fios; dois são responsáveis ​​por alimentar o ventilador, enquanto o terceiro transmite o sinal tach, também conhecido como "tach". Por meio desse terceiro cabo, um sinal de igual frequência pode ser transferido na velocidade do ventilador, medida em RPM (rotações por minuto). O último tipo de ventilador vem com quatro cabos, que são conhecidos como “ventiladores PWM”.. Um fio é aterrado, o segundo é responsável pela energia, o terceiro conta RPM e o quarto transfere pulsos para o ventilador.

Usos do controle PWM

Embora você possa pensar que o termo PWM (Modulação por largura de pulso) ou Modulação por largura de pulso, em espanhol, seja pouco usado, a verdade é que geralmente é amplamente usado em áreas como engenharia elétrica e pode ser útil em vários setores, como telecomunicações, dispositivos servomotores, equipamentos de áudio e muito mais.

Por fim, o PWM executa a função de um interruptor, ligando e desligando continuamente, ajustando assim a quantidade de energia que o motor ou ventilador da bomba recebe.

Este motor é uma parte fundamental para um sistema PWM encarregado de controlar a velocidade de bombas e ventiladores, trabalhando em + 12V (potência máxima) ou 0V (potência zero).

As velocidades atingidas pelas bombas e ventiladores serão determinadas diretamente pela largura do sinal PWM, ou o que é o mesmo, no momento em que o motor permanecer ligado.

Para nos dar uma idéia, um ciclo de trabalho de 10% significa que o PWM enviará alguns pulsos de energia em um determinado período de tempo, fazendo com que o motor funcione em baixa velocidade. Pelo contrário, com um ciclo de trabalho de 100%, um ventilador ou bomba é operado na velocidade máxima, ou seja, com uma partida contínua do motor.

Arrefecimento por líquido

O consumo de energia demandado pelas bombas usadas no resfriamento a água é consideravelmente mais alto, razão pela qual a energia está principalmente conectada ao conector Molex, enquanto os outros dois cabos do PWM e do tacômetro estão conectados ao cabeçalho da placa-mãe para gerenciar o PWM e também a velocidade.

Caso não haja sinal PWM nos ventiladores, a operação estará na sua potência máxima, enquanto as bombas de refrigeração líquida terão uma velocidade média. Em outras palavras, se você quiser operar a bomba com potência máxima, será necessário conectá-la a um sinal PWM definido para 100% do ciclo de trabalho.

Conexão Molex na bomba D5 (Corsair Hydro X Series), embora também possa ser adquirida com uma conexão PWM de 4 pinos.

Os ventiladores premium incluem seus próprios drivers IC exclusivos no núcleo do motor que criam um sinal PWM inclinado em vez de um quadrado plano. Esses últimos sinais tendem a produzir rangidos irritantes no momento em que a velocidade do ventilador é mínima.

Esse ruído irritante se deve ao fato de que, quando o motor recebe um aumento abrupto de potência, isso faz com que o rotor se mova, gerando esses cliques que às vezes incomodam o usuário.

Para evitar isso, você deve recorrer ao uso de circuitos integrados especiais, o que garantirá que a ignição do motor seja mais suave ao receber um impulso.

Por que o PWM é tão importante?

É normal que quase todas as ventoinhas de um computador sejam desligadas quando a tensão é ajustada para cerca de 5V ou menos. Nesses casos, os ventiladores param de funcionar e não giram mais, e é por isso que a faixa de velocidade declarada pelo fabricante dos ventiladores geralmente só é possível usando o regulamento PWM.

Dessa forma, através do controle PWM, os ventiladores podem ser feitos para trabalhar em velocidades muito baixas, em torno de 300 a 600 RPM.

Quando essas velocidades são atingidas sem que os ventiladores parem, você obtém uma operação realmente silenciosa, além do controle PWM, eles podem ser desativados se o usuário desejar.

Outra característica interessante sobre o controle PWM é que, com um sinal simples, é possível controlar todos os ventiladores. Considerando que os ventiladores recebem 12 volts continuamente, divisores especiais podem ser usados ​​para enviar um sinal PWM a todas as bombas e ventiladores no equipamento. Desta forma, é alcançada uma harmonia na operação de todos os ventiladores e bombas.

Atualmente, os fabricantes de placas-mãe dão cada vez mais relevância à questão da regulamentação PWM, razão pela qual existem configurações muito robustas e detalhadas no mercado que facilitam o uso desse recurso.

Com a ajuda do PWM, não haverá mais barulhos irritantes quando os componentes do equipamento estiverem totalmente operacionais, pois eles poderão trabalhar em baixas velocidades e regular a curva do ciclo de trabalho do PWM com base nas leituras de temperatura.

Vantagens do controle PWM

Usar um regulador na velocidade de bombas e ventiladores pode nos beneficiar em vários aspectos:

• Um ventilador operando a uma velocidade mais lenta produz menos ruídos irritantes, e ao rodar em velocidade lenta, consome menos energia e velocidades baixas aumentam sua vida e desempenho.

Mas, acima de tudo, a maior vantagem obtida com o controle PWM é seu alto nível de eficiência, sua operação simples e o baixo custo de implementação, levando em consideração que o ventilador permanecerá totalmente ligado ou desligado.

Há várias razões pelas quais o controle PWM continua sendo não apenas um sistema altamente popular, mas também um sistema altamente eficaz.

É fato que os motores como um todo, mas os motores CC em particular, agem muito rapidamente no controle PWM, permitindo que, por exemplo, ajustem sua velocidade em alguns segundos quando recebem o sinal PWM. Além disso, esses sinais que controlam a velocidade dos motores são muito rápidos, principalmente quando é necessário pouco ou nenhum cálculo.

Quando a velocidade padrão do PWN é combinada com a capacidade de resposta do motor, é obtida eficiência de alta qualidade dos controladores PWM, especialmente em aplicações que são altamente sensíveis à temperatura e exigem que as mudanças de temperatura ocorram instantaneamente.

Desvantagens do controle PWM

Entre os pontos negativos que podem ser encontrados no controle PWM, deve-se mencionar que as informações contidas no tacômetro são limitadas ao receber o sinal PWM, pois a energia nem sempre chega ao ventilador.

No entanto, é possível recuperar essas informações do tacômetro usando uma técnica comumente chamada "alongamento de pulso", que é ligar o ventilador pelo tempo necessário para coletar as informações do tacômetro. Isso pode levar a um aumento no ruído gerado pelo ventilador.

Outra desvantagem do PWM de baixa frequência está relacionada ao ruído gerado pela comutação. Ou seja, quando os ventiladores estão continuamente ligados e desligados, há um potencial de ruído. O mesmo vale para a velocidade dessa alternância, que, se não se tornar rápida, um piscar de olhos poderá se tornar perceptível.

Finalmente, tanto o preço desse regulamento quanto os problemas de interferência causados ​​pela radiofrequência também são pontos negativos.

Palavras finais e conclusão sobre a conexão PWM

Se focarmos nos aspectos de confiabilidade, ruído acústico e eficiência energética, não há dúvida de que a melhor maneira de regular a velocidade do ventilador é usar uma unidade PWM com uma frequência superior a 20 kHz.

Assim como elimina a exigência de alongamento de pulso ruidoso e ruídos irritantes de chaveamento associados a unidades PWM de baixa frequência, ele possui uma faixa de controle muito mais ampla do que outros controles PWM oferecem.

Por meio do controle PWM de alta frequência, é possível que o ventilador trabalhe em velocidades mínimas, próximas a 10% da potência máxima, ao contrário da velocidade mínima que um ventilador controlado linearmente poderia atingir, podendo operar neste caso em 50% da velocidade máxima.

O controle PWM é altamente benéfico em termos de consumo de energia, pois os ventiladores estão continuamente funcionando ou desligados.

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Por fim, graças ao fato de um ventilador poder operar em velocidade muito baixa com o controle PWM, sua vida útil aumenta, assim como a confiabilidade do sistema.