Warum benötigt ein drehzahlgeregelter Computerlüfter 4 Pins?

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Ein "Standard" -Computerlüfter hat zwei Stifte; eine für die Macht, eine für den Boden. Ein dreipoliger Lüfter fügt einen zusätzlichen Pin hinzu, der für das Signal vom Hall-Effekt-Sensor verwendet wird. Ein drehzahlgeregelter Lüfter verwendet im Allgemeinen einen vierpoligen Stecker und wird üblicherweise als "PWM" -Lüfter bezeichnet.

Nach meinem Verständnis kann jeder Gleichstrommotor mit PWM anstelle eines Dauersignals betrieben werden. Daher bin ich verwirrt, warum ein zusätzlicher Pin für das PWM-Signal erforderlich ist. Wird das PWM-Signal in einen MOSFET oder eine ähnliche Schaltkomponente am Lüfter selbst eingespeist, um die Drehzahl des Lüfters zu steuern?

pwm computers fan

— Kennzeichen
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Viele Wörter in den Antworten unten scheinen Ihre Frage nicht zu beantworten. Ich weiß es nicht, aber meine Vermutung wäre 1: Leistung, 2: Masse, 3: PWM und 4: ein Impulsindex oder ein Encoder.

— Kenny

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Soweit ich weiß, verwenden Standard-PC-Lüfter 3 Pins (+ 5 V, GND, Drehzahl), sodass das Motherboard die tatsächliche Geschwindigkeit sehen kann, mit der der Lüfter läuft. PWM-geregelte Lüfter fügen den 4. Draht hinzu - das PWM-Signal, das dem Lüfter angibt, wie viel Prozent er laufen soll.

— Marki555

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@ Marki555 Bei dieser Frage geht es darum, WARUM Sie den 4. Draht benötigen. Warum kann + 5V nicht einfach bei einem bestimmten Arbeitszyklus ein- und ausgeschaltet werden?

— Mark

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Ich nehme an, dass die Lüfterelektronik ohne das richtige + 5V-Signal ihre Drehzahl nicht bestimmen kann. Dies ist in der Tat das, was Sie erhalten, wenn Sie einige Lüfterregler von Drittanbietern anbringen - sie schalten nur die + 5V im gewünschten Arbeitszyklus, aber da der Lüfter keine stabilen + 5V hat, ist die gemeldete Drehzahl oft falsch (zu hoch) Werte, Sprünge die ganze Zeit, ...)

— Marki555

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Übrigens, Marki555: Die Standardspannung des Lüfteranschlusses beträgt 12 V, nicht 5 V. Nur das PWM-Signal ist 5V. Einige Motherboards liefern je nach Temperatur 5-12 V an die Lüfter.

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Während die Aussage, dass "jeder Gleichstrommotor mit PWM angetrieben werden kann", weitgehend richtig ist *, wenn der tatsächliche Motor PWM-gesteuert ist, kann in einer bestimmten Implementierung der eigentliche Motor hinter einer internen Steuerung verborgen sein, und dies ist bei der sehr großen Mehrheit der Fall von Geräten, die kleine BLDCMs (bürstenlose Gleichstrommotoren) verwenden.

Die meisten kleinen modernen Lüfter verwenden BLDCMs.
In einem BLDCM ist die Motordrehzahl normalerweise unabhängig von der angelegten Spannung. Ein Spannungsbereich ist erforderlich, um korrekt zu funktionieren, aber innerhalb dieses Bereichs hat die Spannung entweder im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Motordrehzahl oder eine Spannung zweiter Ordnung.

Wenn ein System PWM verwendet, um die Drehzahl eines externen Motors zu steuern, ist besondere Aufmerksamkeit erforderlich, um das Drehzahlregelungssignal in eine tatsächliche Drehzahlregelung umzuwandeln. Ein BLDCM verwendet normalerweise Magnetsensoren ** (normalerweise Hallsensoren), um die Rotorposition zu bestimmen und die Spannungen entsprechend umzuschalten. Die Elektronik mag so einfach sein wie die Sensoren, aber normalerweise gibt es einen Steuer-IC. Wenn die Spannung geändert wird, versucht die Steuerung normalerweise, Änderungen entgegenzuwirken und die Geschwindigkeit konstant zu halten. Ein PWM-Signal oder ein DC-Pegel könnte als Signal für eine Steuerung mit geeigneter Geschwindigkeit verwendet werden.

Einige Gleichstrommotoren sind aufgrund interessanter Anordnungen von Feldspulen nicht besonders an PWM interessiert. Während kleine bürstenbehaftete Gleichstrommotoren in Verbrauchergeräten Permanentmagnete verwenden können, neigen größere Motoren dazu, gewickelte Rotoren zu haben und Felder in Reihe ("Universalmotor" wie bei Staubsaugern - dreht sich im unbeladenen Zustand bis zum Tod), parallel oder in einer zusammengesetzten Anordnung. Konsultation von trockenen und staubigen Büchern und Hersteller-Datenblättern empfohlen, wenn jemals PWMing "echte" Motoren in Betracht gezogen werden.
** Einige Steuerungen bestimmen die Rotorposition anhand der Gegen-EMK an Wicklungen, und es können andere esoterische Schemata existieren. Hallsensoren scheinen eine gängige Lösung zu sein.

— Russell McMahon
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Der PWM-Eingang eines typischen drehzahlgeregelten Computerlüfters erwartet ein PWM-Signal mit logischem Pegel, normalerweise um 20 kHz. Diese Arten von Lüftern verfügen über einen integrierten integrierten Mikrocontroller (oder eine ähnliche Hardware), der die Drehzahl durch Steuern des Motorsequenz-Timings steuert (die meisten PC-Lüfter werden mit bürstenlosem Gleichstrommotor angetrieben).

Nach meiner Erfahrung reguliert ein BLDC-Motor seine Drehzahl nicht reibungslos, wenn der Eingangs-Gleichstrom unterbrochen wird. Wenn die durchschnittliche Gleichspannung zu niedrig ist, starten sie möglicherweise überhaupt nicht oder die Geschwindigkeit wird unregelmäßig. Manchmal ändert der Lüfter abrupt die Drehzahl, manchmal steigt er sanft auf und ab (dies hängt vom Lüfterhersteller und seiner Lüftersteuerungslogik ab).

(Einige Delta-Fans mögen auch keinen übermäßigen Jitter im PWM-Signal, weil sie sich weigern, die Geschwindigkeit zu ändern, oder wenn der Übergang lange dauert.)

— Adam Lawrence
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Sie müssen Ihre Antwort einige klarstellen. Ein BLDC-Motor ist im Allgemeinen KEIN Schrittmotor. Sie drehen sich ähnlich wie Schrittmotoren durch eine geeignete Erregungssequenz an den Motorwicklungen, arbeiten jedoch nicht schrittweise wie Stepper.

— Michael Karas

Sie können auch Ihre eigene Antwort mit diesen Details posten. Angesichts der Tatsache, dass diese Frage älter als 4 Jahre ist, bezweifle ich, dass sie von OP beachtet wird.

— Adam Lawrence

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Entfernen der Abstimmung, seit Sie die Antwort aktualisiert haben. Dies wird die Antwort für Leute, die hierher kommen, um dies in Zukunft zu lesen, wertvoller machen.

— Michael Karas

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Der PWM-Eingangspin ist ein 5-Volt-PWM-Signal, das ein Mosfet-Gate im Lüfter ansteuert.

— SteveR
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Richtig, das erfordert einen Draht + GND (bereits für den Lüfter bereitgestellt, richtig?) Warum gibt es zwei?

— Kevin Vermeer

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Abwärtskompatibilität. Der 4-polige Standard für steuerbare Lüfter basiert auf dem 3-poligen Feedback-Standard, der auf dem 2-poligen Stromversorgungsstandard basiert. Es ist ziemlich üblich, einen 2- oder 3-poligen Lüfter an einen 4-poligen Lüfteranschluss anschließen zu können oder umgekehrt.

— Passant
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