本文要點

了解 4 針 PWM 接頭的基本知識

了解 4 針 PWM 風(fēng)扇的工作原理

了解設(shè)計 4 針 PWM 風(fēng)扇控制器需要什么

什么是 4 針 PWM 接頭？

4 針 PWM 接頭連接到電腦風(fēng)扇的連接器。要理解其存在的原因，我們需要重溫一下 PWM 到底是什么。

脈寬調(diào)制

PWM 代表脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation），這是一種改變周期性數(shù)字脈沖占空比的技術(shù)。

PWM 通常用于將數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬電壓，方法是發(fā)送具有占空比的脈沖，從而產(chǎn)生所需的模擬電壓。通過改變高電平有效狀態(tài)的間隔，PWM 還可以用于將信息編碼到載波脈沖中的應(yīng)用。在控制設(shè)備中可以發(fā)現(xiàn) PWM，包括伺服電機、調(diào)光器、蜂鳴器，或作為一個電信編碼器。

一些冷卻風(fēng)扇由 4 針 PWM 驅(qū)動。

那么，為什么主板上會有 4 針 PWM 接頭呢？

原因很簡單：4 針 PWM 接頭用于控制連接到機箱的冷卻風(fēng)扇。大多數(shù)現(xiàn)代主板都可能配備這樣的接頭，它連接到一個支持 PWM 的 BLDC 風(fēng)扇。在下文中，我們將探索其工作原理。

4 針 PWM 風(fēng)扇的工作原理

PWM 可以用作電壓控制的一種形式，這正是它對 PWM 風(fēng)扇所起的作用。風(fēng)扇根據(jù)通過 PWM 控制引腳提供的電壓旋轉(zhuǎn)。這樣也可以為主板的熱管理提供更好、更智能控制。

CPU 和 GPU 因產(chǎn)生熱量而臭名昭著。然而，它們并不總是在其極限下運行。眾所周知，全速旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇噪音很大。因此，PWM 用于根據(jù) CPU 或 GPU 的使用來控制風(fēng)扇的速度。

4 針 PWM 風(fēng)扇由不同占空比的脈沖驅(qū)動。

這就把我們帶到了下一個問題。既然 3 針接頭就可以了，為什么我們還需要 4 針 PWM 連接？

4 針 PWM 風(fēng)扇不僅僅是主板的 3 針電源、接地和信號連接，它還有第四根線，從內(nèi)置轉(zhuǎn)速表傳感器向主板提供反饋。這種反饋對主板非常有用，因為它會告訴主板風(fēng)扇是否以所需的速度運行。如果主板溫度升高而沒有及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致風(fēng)扇出現(xiàn)故障，這是十分危險的，因為過熱會損壞內(nèi)部器件。

設(shè)計 4 針 PWM 風(fēng)扇控制器

如果我們的任務(wù)是設(shè)計一個 4 針 PWM 風(fēng)扇控制器，那么這項工作其實很簡單，因為我們可以找到內(nèi)置 PWM 模塊的微控制器。內(nèi)置 PWM 模塊免去了編寫代碼來仿真軟件 PWM 的麻煩，而這一麻煩是乏味且具有挑戰(zhàn)性的。

大多數(shù) 4 針 PWM 風(fēng)扇需要 25 kHz 頻率的信號，這應(yīng)該在大多數(shù)低端微控制器的能力范圍內(nèi)。至于控制風(fēng)扇的速度，只需將所需的值寫入 PWM 寄存器即可。此外，我們還需要一個中斷觸發(fā)的輸入引腳，以便可以檢測到轉(zhuǎn)速表反饋，從而相應(yīng)地調(diào)整風(fēng)扇速度。

帶有 PWM 模塊的微控制器可用于 PWM 風(fēng)扇控制。

對于 PCB 設(shè)計人員來說，PWM 并不特別具有挑戰(zhàn)性，但仍應(yīng)謹(jǐn)慎行事，使模擬信號遠離 PWM 走線。千萬別冒險將噪聲從 PWM 信號耦合到相鄰的模擬走線。

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