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技術(shù)專題
單片機開發(fā)PWM與DC風扇
單片機開發(fā)冷卻風扇是計算機硬件的重要組成部分，因為它們可以冷卻CPU并為機箱通風，從而可以在計算機中進行主動冷卻。所有計算機均具有內(nèi)置風扇，因為它們是批準的處理器冷卻機制之一。計算機中的風扇從周圍收集冷空氣并將熱空氣排出到室外。它們還通過在散熱器上分配空氣來幫助散熱器工作。在這里，我們討論兩種類型的冷卻風扇：脈寬調(diào)制（PWM）風扇和DC風扇。
在筆記本電腦上工作時，您可能會觀察到產(chǎn)生的熱量變化。散熱的這種變化通常會引起散熱風扇及其速度方面的問題。當筆記本電腦的熱量減少時，就沒有必要全速運行風扇了。但是，如果筆記本電腦溫度很高，則筆記本計算機甚至可能需要其他風扇。冷卻風扇的速度控制是一個備受爭議的話題，而PWM風扇和DC風扇是討論最多的解決方案。
直流風扇或3針風扇
通常，直流風扇用作低功耗的機箱風扇。它們被供應(yīng)直流電源。這些風扇也帶有3針，因此也稱為3針風扇。3個引腳是電源引腳（通常為12 V DC），接地引腳和信號引腳。在直流風扇中，電源可以來自穩(wěn)壓直流電源，也可以來自主板接頭引腳。即使沒有實現(xiàn)速度控制，信號引腳也會收集有關(guān)風扇轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速表輸出）的信息。某些計算機監(jiān)視信號引腳，并在風扇操作失敗時發(fā)出警報。
PWM風扇
如果要改變直流風扇的速度，唯一的選擇是改變輸入直流電源。直流電源可以降低到12 V以下，以降低速度。DC風扇速度的百分比降低仍然存在限制。所有直流風扇均規(guī)定了最小閾值電壓額定值；如果電壓降至閾值以下，則風扇開始失速。對于連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動，需要提供此最小電壓。
直流電壓控制是改變直流風扇速度的方法，可以通過在電源線中加入電阻來實現(xiàn)。串聯(lián)電阻兩端的壓降會降低到達風扇電源引腳的電壓，從而自動降低風扇的速度。如果連接的電阻器是可變電阻器，則可以改變風扇速度，直到其停滯在最小閾值電壓為止。如今，帶有旋鈕的獨立風扇控制器可用于這種類型的DC風扇速度控制。
PWM風扇或4針風扇
脈寬調(diào)制（PWM）風扇是直流風扇，帶有用于PWM的額外導線。PWM風扇是4針風扇，第四根電線將PWM信號發(fā)送到風扇電機。PWM信號是PWM風扇的控制輸入。控制輸入通常是具有5 V或3.3 V上拉電阻的漏極開路或集電極開路輸出。PWM控制信號是高頻（通常為25kHz或更高）的方波，以使風扇發(fā)出的噪聲超過人的可聞范圍。PWM信號可以根據(jù)電動機的高低狀態(tài)來啟動或停止電動機。當PWM信號為高電平時，電動機運行，否則，電動機靜止。
PWM信號的占空比控制風扇電動機的速度。電機將始終提供12 V電壓，但是，PWM信號的占空比決定了風扇應(yīng)運行多長時間。40％的占空比使風扇在PWM信號總時間段的40％時間內(nèi)保持打開狀態(tài)，而其余60％的時間將保持關(guān)閉狀態(tài)。冷卻風扇的速度變化在額定速度的30％到100％之間，采用PWM技術(shù)，PWM風扇實現(xiàn)的最低速度遠低于直流風扇。機箱和CPU溫度是影響冷卻風扇速度的兩個因素。新技術(shù)的進步帶來了固件和軟件控制的PWM風扇，其速度根據(jù)CPU或機箱溫度來控制。PWM風扇通常被視為具有較高功耗的CPU冷卻器。
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直流風扇 |
PWM風扇 |
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3針風扇 |
4針風扇 |
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電壓控制 |
PWM控制 |
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改變電源電壓以進行速度控制 |
在整個操作過程中電源電壓恒定，PWM信號占空比控制風扇速度 |
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精確的速度控制很困難 |
無縫速度控制 |
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限制降低速度，使其低于對應(yīng)于最小閾值電壓的速度 |
達到的最低速度可以低于直流風扇 |
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速度可降低至額定速度的40％ |
最低速度可能小于額定速度的20％ |
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電機失速低于最小閾值電壓的可能性 |
電機沒有失速的機會 |
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通常用作低功耗的機箱風扇 |
通常用作功耗較高的CPU散熱器 |