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技術(shù)專(zhuān)題
單片機開(kāi)發(fā)PWM與DC風(fēng)扇
單片機開(kāi)發(fā)冷卻風(fēng)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(fēng)，從而可以在計算機中進(jìn)行主動(dòng)冷卻。所有計算機均具有內置風(fēng)扇，因為它們是批準的處理器冷卻機制之一。計算機中的風(fēng)扇從周?chē)占淇諝獠峥諝馀懦龅绞彝?。它們還通過(guò)在散熱器上分配空氣來(lái)幫助散熱器工作。在這里，我們討論兩種類(lèi)型的冷卻風(fēng)扇：脈寬調制（PWM）風(fēng)扇和DC風(fēng)扇。
在筆記本電腦上工作時(shí)，您可能會(huì )觀(guān)察到產(chǎn)生的熱量變化。散熱的這種變化通常會(huì )引起散熱風(fēng)扇及其速度方面的問(wèn)題。當筆記本電腦的熱量減少時(shí)，就沒(méi)有必要全速運行風(fēng)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(fēng)扇。冷卻風(fēng)扇的速度控制是一個(gè)備受爭議的話(huà)題，而PWM風(fēng)扇和DC風(fēng)扇是討論最多的解決方案。
直流風(fēng)扇或3針風(fēng)扇
通常，直流風(fēng)扇用作低功耗的機箱風(fēng)扇。它們被供應直流電源。這些風(fēng)扇也帶有3針，因此也稱(chēng)為3針風(fēng)扇。3個(gè)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(fēng)扇中，電源可以來(lái)自穩壓直流電源，也可以來(lái)自主板接頭引腳。即使沒(méi)有實(shí)現速度控制，信號引腳也會(huì )收集有關(guān)風(fēng)扇轉速（轉速表輸出）的信息。某些計算機監視信號引腳，并在風(fēng)扇操作失敗時(shí)發(fā)出警報。
PWM風(fēng)扇
如果要改變直流風(fēng)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(fēng)扇速度的百分比降低仍然存在限制。所有直流風(fēng)扇均規定了最小閾值電壓額定值；如果電壓降至閾值以下，則風(fēng)扇開(kāi)始失速。對于連續旋轉運動(dòng)，需要提供此最小電壓。
直流電壓控制是改變直流風(fēng)扇速度的方法，可以通過(guò)在電源線(xiàn)中加入電阻來(lái)實(shí)現。串聯(lián)電阻兩端的壓降會(huì )降低到達風(fēng)扇電源引腳的電壓，從而自動(dòng)降低風(fēng)扇的速度。如果連接的電阻器是可變電阻器，則可以改變風(fēng)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(fēng)扇控制器可用于這種類(lèi)型的DC風(fēng)扇速度控制。
PWM風(fēng)扇或4針風(fēng)扇
脈寬調制（PWM）風(fēng)扇是直流風(fēng)扇，帶有用于PWM的額外導線(xiàn)。PWM風(fēng)扇是4針風(fēng)扇，第四根電線(xiàn)將PWM信號發(fā)送到風(fēng)扇電機。PWM信號是PWM風(fēng)扇的控制輸入?？刂戚斎胪ǔＪ蔷哂?span>5 V或3.3 V上拉電阻的漏極開(kāi)路或集電極開(kāi)路輸出。PWM控制信號是高頻（通常為25kHz或更高）的方波，以使風(fēng)扇發(fā)出的噪聲超過(guò)人的可聞范圍。PWM信號可以根據電動(dòng)機的高低狀態(tài)來(lái)啟動(dòng)或停止電動(dòng)機。當PWM信號為高電平時(shí)，電動(dòng)機運行，否則，電動(dòng)機靜止。
PWM信號的占空比控制風(fēng)扇電動(dòng)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(fēng)扇應運行多長(cháng)時(shí)間。40％的占空比使風(fēng)扇在PWM信號總時(shí)間段的40％時(shí)間內保持打開(kāi)狀態(tài)，而其余60％的時(shí)間將保持關(guān)閉狀態(tài)。冷卻風(fēng)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(fēng)扇實(shí)現的最低速度遠低于直流風(fēng)扇。機箱和CPU溫度是影響冷卻風(fēng)扇速度的兩個(gè)因素。新技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了固件和軟件控制的PWM風(fēng)扇，其速度根據CPU或機箱溫度來(lái)控制。PWM風(fēng)扇通常被視為具有較高功耗的CPU冷卻器。
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直流風(fēng)扇 |
PWM風(fēng)扇 |
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3針風(fēng)扇 |
4針風(fēng)扇 |
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電壓控制 |
PWM控制 |
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改變電源電壓以進(jìn)行速度控制 |
在整個(gè)操作過(guò)程中電源電壓恒定，PWM信號占空比控制風(fēng)扇速度 |
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精確的速度控制很困難 |
無(wú)縫速度控制 |
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限制降低速度，使其低于對應于最小閾值電壓的速度 |
達到的最低速度可以低于直流風(fēng)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(méi)有失速的機會(huì ) |
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通常用作低功耗的機箱風(fēng)扇 |
通常用作功耗較高的CPU散熱器 |