技术资讯 | 什么是 4 针 PWM 接头，其工作原理是什么？

本文要点

 

了解 4 针 PWM 接头的基本知识

了解 4 针 PWM 风扇的工作原理

了解设计 4 针 PWM 风扇控制器需要什么

 

什么是 4 针 PWM 接头？
 

 

4 针 PWM 接头连接到电脑风扇的连接器。要理解其存在的原因，我们需要重温一下 PWM 到底是什么。

 

脉宽调制

 

PWM 代表脉宽调制（Pulse Width Modulation），这是一种改变周期性数字脉冲占空比的技术。

 

PWM 通常用于将数字值转换为模拟电压，方法是发送具有占空比的脉冲，从而产生所需的模拟电压。通过改变高电平有效状态的间隔，PWM 还可以用于将信息编码到载波脉冲中的应用。在控制设备中可以发现 PWM，包括伺服电机、调光器、蜂鸣器，或作为一个电信编码器。

 

一些冷却风扇由 4 针 PWM 驱动。

 

那么，为什么主板上会有 4 针 PWM 接头呢？
 

 

原因很简单：4 针 PWM 接头用于控制连接到机箱的冷却风扇。大多数现代主板都可能配备这样的接头，它连接到一个支持 PWM 的 BLDC 风扇。在下文中，我们将探索其工作原理。

 

4 针 PWM 风扇的工作原理
 

 

PWM 可以用作电压控制的一种形式，这正是它对 PWM 风扇所起的作用。风扇根据通过 PWM 控制引脚提供的电压旋转。这样也可以为主板的热管理提供更好、更智能控制。

 

CPU 和 GPU 因产生热量而臭名昭著。然而，它们并不总是在其极限下运行。众所周知，全速旋转的冷却风扇噪音很大。因此，PWM 用于根据 CPU 或 GPU 的使用来控制风扇的速度。

 

4 针 PWM 风扇由不同占空比的脉冲驱动。

 

这就把我们带到了下一个问题。既然 3 针接头就可以了，为什么我们还需要 4 针 PWM 连接？

 

4 针 PWM 风扇不仅仅是主板的 3 针电源、接地和信号连接，它还有第四根线，从内置转速表传感器向主板提供反馈。这种反馈对主板非常有用，因为它会告诉主板风扇是否以所需的速度运行。如果主板温度升高而没有及时发现，导致风扇出现故障，这是十分危险的，因为过热会损坏内部器件。

 

设计 4 针 PWM 风扇控制器
 

 

如果我们的任务是设计一个 4 针 PWM 风扇控制器，那么这项工作其实很简单，因为我们可以找到内置 PWM 模块的微控制器。内置 PWM 模块免去了编写代码来仿真软件 PWM 的麻烦，而这一麻烦是乏味且具有挑战性的。

 

大多数 4 针 PWM 风扇需要 25 kHz 频率的信号，这应该在大多数低端微控制器的能力范围内。至于控制风扇的速度，只需将所需的值写入 PWM 寄存器即可。此外，我们还需要一个中断触发的输入引脚，以便可以检测到转速表反馈，从而相应地调整风扇速度。

 

带有 PWM 模块的微控制器可用于 PWM 风扇控制。

 

对于 PCB 设计人员来说，PWM 并不特别具有挑战性，但仍应谨慎行事，使模拟信号远离 PWM 走线。千万别冒险将噪声从 PWM 信号耦合到相邻的模拟走线。

 

如果我们使用了高质量的 PCB 设计软件，那么在进行 PCB Layout 时，可以设置清晰的设计规则。同时，我们也可以使用 inspectAR 软件，利用增强现实（AR）技术以交互性的方式评估和改进 PCB 设计过程，轻松准确地进行 PCB 检查、调试、返工和组装。

 

 

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