什麼是 PWM ? 顯示卡風扇故障原因,能否以其他風扇替換?

PWM在電機工程學中代表一種調變,不僅僅在電子學中談到,到通訊理論中也有論及,基本上就是對訊號的一種處置方式,全名Pulse-width modulation,中文是脈衝寬度調變,一個脈衝兩次取樣的差異轉換成寬度,這種調變方式就叫做PWM。Moodulation就是MODEM裡的那兩個M,數據機也是利用許多不同的的轉換方法把脈衝訊號往外送,這種方法就叫做調變。

PWM這麼間歇性的開關訊號,如果他的跨度及小,切換頻繁,人類是無法立即感受到的,只能改受到他的均值,這種特性恰恰好用來簡化一些電子零件的控制,比如PWM可以調整光線亮度,控制風扇轉速。

VC(Voltage Contorl): 早期電腦主機內的風扇大多為3Pin,這類風扇直接由電壓來控制轉速,設計上相對簡單。多出了一是霍爾元件(Hall sensor)感應轉速輸出Tach singal out。

PWM (Pulse Width Modulation): 近來主機板與顯示卡的發熱量日益增加,變加入了變動調整時脈的功能,比如speedstep與cool n' quiet,那麼風扇勢必也掉隨著負載與發熱來調整轉速。與VC直接透過電壓控制轉速度不同,PWM風扇直接固定電壓,並由多出的第四隻腳告訴風扇一個PWM脈衝,按照PWM空占比可以更即時地控制轉速與更大的轉速範圍。

Intel定義一個25kHz的PWM訊號標準頻率,21~28kHz都算可接受範圍 。current source是一端接地的電源,current sink是一端接正電源,需求為5mA,建議8mA,最大電壓5.25V,最大VOL 0.8V,PWM訊號只要符合0.8V(low)與5.25V(high),使用一些Arduino此類的微控制器便可以輕鬆做到PWM控制。

4線式風扇則是在馬達線圈前多接了一個MOSFET開關,用來接收PWM訊號。

如MC642可以經由偵測VIN引腳相連的熱敏電阻,提供0%到100%的1.25V~2.65V的控制電壓。CF腳連接1μF電容器時,PWM工作頻率為30Hz。

PWM就衍生出一個PST(PWM Sharing Technology)的技術,像機殼常常有多個前方12CM風扇,如果通通要插到主機板上,想必也太讓浪費佈線空間了,此時就可以利用PST技術來串接,但須留意接越多所需電流也就越大,一般是以不要超過五個為原則。


PWM共有四條線,有這四個顏色的線幾乎就可以判斷為PWM風扇:

+12 Volt Power: 紅色為正極供給+12V電壓給風扇轉動。

PWM Signal: 藍色為傳送PWM轉速訊號給風扇以控制轉速。

Tach Signal Out: 黃色為轉速偵測腳位。接一個10K左右的pull high電阻就可以偵測目前風扇轉速

Ground: 黑色為地線


Remark:

如果風扇轉速異常,把藍色這條線挑掉,在沒有接PWM訊號的時候,就變成一般的3pin風扇,而且會全速運轉。如果讀不到風扇轉速,就是黃色這條訊號有問題。

4pin可以變為3pin風扇,那反過來呢?答案是YES,但比較麻煩一點,要把MOSFET這部分開端電路補上。

同理,如果不透過電腦程式,自行設計微控制器的電路也可以可用來控制風扇轉速的。


CPU跟顯示卡的PWM風扇腳位是相同的,不想要重焊,可以買以下的轉接線來轉接。

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