熟悉电脑的人都知道无论是台式电脑或是笔记本电脑都会有一个风扇,这个风扇起着散热的作用,计算机CPU温度越高、转速越高,就能增加计算机CPU散热的效率,确保CPU能够正常运行。那么,电脑怎样调整风扇转速?我想先说说风扇线序。自始至今,电脑CPU用风扇经历过两线式,三线制和当今四线式三种。那么,它们的差异在哪里?
1–电脑里有风扇
1.两线式CPU扇面
早期风扇仅有两条直线,通常以红线与黑线为代表,红代表电源正,黑线代表电源负,也就是说只要接适当电压,风扇便旋转起来,并且全速旋转,转速无法调节。此中风扇易于控制但无转速反馈。风扇是否旋转,风扇转速有多高,电脑CPU根本无从得知。甚至风扇坏了,计算机CPU都探测不到,温度与转速不能构成闭环,可以说风扇状态失控,有散热隐患。
2–两线式风扇
针对两线式风扇存在上述不足,为了提高散热效率而随后出现了三线式。
2.三线式CPU扇面原理
三线式风扇共有3根线条,以红、黑、黄三种颜色代表。红、黑两色为电源线,黄两色为风扇转速反馈线路,电脑CPU通过此线路可实时检测风扇转速。当风扇打开时,CPU可以获知风扇是否处于运行状态,从而构成一个初步闭环。
3-三线式风机
当电脑需散热时,CPU探测风扇转速是否为0,则可判定风扇坏了或缺了,可将故障信息提示给用户。
上述2种风扇的不足是,不能按实际温度条件调速,只需满速工作,造成噪声大,为改善这一状况,四线风扇应运而生。
3.四线式CPU风机原理
四线式CPU风扇是在三线式基础上增加一条调速线, CPU不仅可以实时检测风扇速度,而且可以根据当前CPU温度对风扇速度进行控制,从而达到温度与风扇速度闭环控制的目的,提高散热效率,降低主机功耗,同时也可以降低风扇旋转过程中产生的噪声。优势是显而易见的,因此,现在主要是四线式的风扇。
4-四线式风机
由前文比较得知三线式风扇测速功能多于两线式风扇,四线式风扇测速功能大于三线式风扇。比较见下表。
5–风扇线序比较
那么, CPU怎样调整风扇转速?
4. CPU怎样调整风扇转速
在风扇上加适当额定电压,风扇满速运转时,若电压稍低,则风扇转速下降,待电压即将趋于0时风扇缓慢停止运转。可发现只需改变风扇两端电压便可达到转速调整。那么,怎样做到风扇电压可调?这样采用PWM。
PWM调速的基本原理
所谓PWM即脉冲宽度调制(PWM).某频率方波由高低两个电平组成。假定高电平时间为T1、低电平时间为T2,则周期T≠T1+T2。
6-PWM方波
改变高电平持续时间可使方波平均电压发生变化,周期中高电平占比即称为占空比(T/T),其公式是:D=T1。
占空比随平均电压变化而变化
占空比愈大则平均电压愈高,占空比愈大则平均电压愈低。
当占空比等于1时,则风扇两端电压为12V,风扇以满速旋转;
占空比等于1,则风扇两端电压为6V,风扇旋转速度为半;
占空比是0,则风扇电压为0V,风扇不会旋转。
计算占空比与平均电压之间的关系见下图。
7–计算平均电压
设计了PWM调速电路原理图
因此,CPU只需输出各种占空比方波即可对风扇转速进行控制,占空比大小和温度相关。温度高、占空比大的风扇转速较快,温度低、占空比小的风扇转速较低。CPU控制风扇调速电路示意图见下图。
8-PWM调速电路示意图
上图,用三极管作风扇驱动,还可采用其它功率器件如MOSFET.方波占空比受CPU温度控制。从理论上看,频率越大,风扇旋转越光滑,但对于功率开关器件响应速度有较高要求,因此方波频率通常被限制在10K~30KHz范围。
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