Меню

От какого напряжения работает вентилятор от компьютера



Anikeev’s blog

У любого компьютерного вентилятора есть разъём, чтобы подключать его к питанию. Усилием воли вентилятор крутиться не будет, поэтому надо его обеспечить электричеством. Разберёмся, что такое вольты, амперы и прочее.

В вольтах измеряется напряжение. От подаваемого напряжения зависит скорость вращения вентилятора, а от неё — эффективность охлаждения, количество продуваемого воздуха и уровень шума. Например, если на вентилятор подать не ожидаемые 12 В, а всего 9 В, то он будет медленнее крутиться и меньше шуметь.

В амперах измеряется сила тока. Она никак особо не влияет на эффективность и указывается на вентиляторах для понимания, сколько электричества будет жрать конкретный экземпляр.

Два контакта (2-pin) это плюс и минус. Может показаться, что такие модели безнадёжно устарели, но именно они устанавливаются в блоки питания. Штука в том, что блок питания — ограниченная в размерах коробочка, в которой известны все компоненты. То есть блок питания может сам себе померить температуру и, исходя из этого, подать нужное напряжение на вентилятор. Если напряжение максимальное, а температура всё равно не сбивается, значит вентилятор неисправен и надо как-то самоотключиться. Двухконтактные вентиляторы в блоках питания регулируются самим блоком питания. Но в более общем смысле это и правда тупые вентиляторы. В самих компьютерах они практически не используются и это правильно. А если и используются, то крутят постоянно на максимальной скорости. И это не хорошо.

Три контакта (3-pin) это ранний «стандарт» компьютерных вентиляторов. Помимо двух проводов питания появился третий — по нему считываются показания о частоте вращения. Вероятно, эта схема пришла из серверного оборудования, где надо вовремя понять, что вентилятор не крутится (ибо сдох) или крутится значительно медленнее (оброс пылью). В первую очередь таким вентилятором обзавёлся процессор, ведь если вертушка не крутится, то это тревожно — значит, надо контролировать обороты.

Начиная с трёхпиновых моделей компьютеры научились управлять скоростью вращения. Ну, не прямо уж управлять. Просто в биосе появилась возможность выбрать одно из трёх значений, обычно они были такие:

  • Silent — тихий, самое низкое напряжение, что-то около 7 В
  • Normal — золотая середина с напряжением в районе 9 В
  • Performance — производительный режим с чистыми 12 В

Штука в том, что полноценный вентилятор на 12 В при подаче такого напряжения очень сильно шумел, на 7 В был практически бесшумен, а на 5 В просто отказывался раскручиваться.

Вот ещё проблема — ни ты, ни компьютер не знают, с какой скоростью должен вращаться конкретный вентилятор. Для одного норма 600 оборотов в минуту, для другого — 1600. Поэтому трёхпиновая система лишь следила, чтобы обороты просто присутствовали и этот мониторинг работал только для процессорного разъёма CPU_FAN, ведь в него уж точно что-то должно быть подключено. В остальные разъёмы на материнской плате дополнительные вентиляторы подключались по желанию, поэтому они не мониторились — ну какой смысл вопить, что SYS_FAN2 не крутится, если в этот разъём вообще ничего не подключено?

Четыре контакта (4-pin) — это современный компьютерный стандарт. Четвертый контакт используется для передачи температуры и управляющих сигналов. Теперь материнка знает, с какой скоростью крутится вентилятор и может регулировать его обороты в более широких пределах. При первоначальном включении на такие вентиляторы подаётся максимальное напряжение, чтобы наверняка их стартануть, а уже потом напряжение снижается, чтобы не созжавать лишнего шума. И вообще — смотрите видео! 🙂

Смотрите также

Разъем питания RTX 3080 и его перегрев

Что такое KVM свич, зачем он нужен и как работает

Как быть эффективным управленцем и распустить отдел за месяц

Что делать, если новый холодильник греется и долго гудит

Источник

Подключение компьютерных вентиляторов охлаждения: все о разъемах

Содержание

Содержание

Корпусные вентиляторы делятся по размерам, типу подшипников, количеству оборотов и даже по способу применения. Одни заточены для создания статического давления, а другие рассчитаны на хороший воздушный поток в корпусе. И самое интересное в том, что один и тот же вентилятор можно подключить с помощью разных коннекторов. Некоторые из них умеют регулировать скорость, а другие работают на полном ходу. Это влияет на комфорт при использовании компьютера. Чтобы подобрать правильный вентилятор, стоит хотя бы поверхностно изучить особенности и нюансы подключения.

Почему коннекторов так много

Немного истории

Когда компьютер только появился и назывался ЭВМ, транзисторы были размером со спичечный коробок, а сама вычислительная машина достигала размеров комнаты и даже квартиры. Если и было нужно охладить такую махину, то для этого использовались огромные промышленные вытяжки, поэтому никто даже не заикался о шуме и комфорте. То ли дело, когда глобальное и грозное «ЭВМ» обтесали, причесали и подкрасили, чтобы получился «компьютер».

Чуть позже серьезное изобретение совсем огламурили и стали ласково звать персональным компьютером. Спасибо Apple: им пришлось сделать многое, чтобы громоздкое чудовище превратилось в привлекательное для покупателей устройство. Другие компании, та же IBM, к примеру, тоже кое-чего добились на этом фронте.

Читайте также:  Воздуховоды пластиковые для вентиляции пластиковая

Эти наработки в гонке за персональностью унифицировали и стандартизировали, чтобы мы получили компьютеры такими, какими они стали сейчас.

За уменьшением деталей последовало сокращение размеров корпуса. Спичечные коробки превратились в спички, а позже и вовсе в их десятую часть по размеру. Это, а также повышение мощностных характеристик, стало первым, что потребовало хорошего охлаждения.

Но одно дело охлаждать ЭВМ в шумных рабочих зданиях, другое — остудить мощный компактный компьютер на столе школьника.

Раньше ставили на первый план стабильность и надежность. Ну а жужжит оно — да и пусть. Даже не самые древние модели компьютеров не могут похвастать хорошей системой охлаждения.

Стандартный кулер на процессоре, гудящий блок питания с восьмидесятым вентилятором и парочка ноунейм вертушек в корпусе, подключенных то ли к материнской плате, то ли напрямую к линии 12 В. Лишь бы работало. И никакой регулировки оборотов. Включил, привык к шуму пылесоса — и работаешь. Да что там, под этот шум даже Quake и Unreal заходили на ура. Но, как мы знаем, желания растут, требования тоже.

Требования к комфорту и шуму стали двигать прогресс в будущее, туда, где мы находимся сейчас. Чтобы сочетать тишину, прохладу и мощность, пользователи начали заниматься доработками и улучшениями.

За неимением автоматической регулировки оборотов, в провода впаивали резисторы, чтобы хоть как-то приструнить завывающую вертушку. Энтузиасты придумали более изощренные способы регулировки и дошли до реобасов.

Тогда такие штуки не продавались, поэтому тихие системы были только у тех, кто уверенно пользовался паяльником. Позже эту идею подхватили производители железа и стали выпускать регуляторы в заводском исполнении. А потом реобасы встроили в материнские платы и научили регулировать шум через BIOS.

Чтобы все работало, как надо, вентилятору приделали «третью ногу». То есть, провод, по которому техника ориентируется в оборотах. Так работает трехпиновая регулировка по DC. Так сказать, аналоговый способ.

Он реализован очень просто. Любой компьютерный вентилятор крутится от 12 В. На таком вольтаже будут максимальные обороты. Чтобы их снизить, уменьшают напряжение до семи или даже пяти вольт. DC — это регулировка постоянным током. Постоянными 12 вольтами или 7, 5 и далее.

За снижением вольтажа стоит специальный контроллер на материнке, от которого вентилятору достается готовое питание. На рисунке постоянный ток изображен на верхнем графике, а для контраста внизу есть переменный ток:

Простая ламповая физика — меньше напряжение, меньше света. Однако даже такую технологию поддерживали не все материнки. То есть, поддерживали, но только для мониторинга оборотов. А вот регулировать могли уже не все.

Инженеры подумали и решили, что цифровой технике нужны цифровые технологии. И внедрили технологию PWM. Это уже другая история — про вентиляторы с четырымя проводами и новые материнские платы. Между прочим, массовое использование данной технологии началось почти одновременно с выходом процессоров на платформе LGA 775. Материнские платы научились поставлять комфорт «из коробки», и с тех пор рынок вентиляторов поделился на DC и PWM. Или ШИМ, если говорить по-русски.

Широтно-импульсная модуляция — совершенно новая технология, которая требует от вентилятора наличия еще одной «ноги». Первый провод — для массы, второй — для питания, третий — для мониторинга оборотов, а четвертый — для PWM (информационный канал).

Регулировка оборотов работает еще проще: на вентилятор подается постоянное напряжение 12 В и некая информация для контроллера. В этой информации содержатся команды по открытию и закрытию транзисторов в цепи питания вентилятора. То есть, задаются прерывания. На графике это можно представить так:

Вершинка — транзистор открыт, вентилятор получает все 12 вольт. Далее следует спад — закрытие транзистора и прекращение подачи вольтажа. Так как техника цифровая, то и работа заключается в цифрах, а точнее, в долях секунд. Чем больше наносекунд транзистор находится в открытом состоянии, тем дольше подается вольтаж. Все это продолжается в пределах одного промежутка времени и с очень высокой частотой. То есть, мы можем повторить весь этот процесс с обычным DC-вентилятором вручную, если будем включать и выключать его примерно 23 тысячи раз в секунду. Это соответствует частоте 20 кГц и больше. Таким образом, для достижения максимальной скорости транзистор должен все время быть открыт и скармливать вертушке его родные 12 вольт. Если нужны тишина и комфорт, то вольтаж подается прерывисто — определенное количество раз за период.

В теории переход от DC к PWM меняет не только электрические способности вентиляторов:

  • PWM-вентиляторы способны работать на более низких оборотах, снижая скорость практически до нуля;
  • Потребление таких вентиляторов уменьшается из-за повышенной чувствительности катушки;
  • КПД такой технологии выше из-за отсутствия потерь в преобразователе питания (который, собственно, в ШИМ не используется).
Читайте также:  Вытяжка комбинированная с микроволновка в одном

На практике же эти плюсы полностью зависят от качества элементной базы и исполнения самого вентилятора.

Надо сказать, что ШИМ применяется не только в вентиляторах. Даже сейчас мы наблюдаем ШИМ. Потому что в любом мониторе с диодной подсветкой применяется PWM для регулировки яркости. Вот наглядный пример и объяснение, как работает технология:

Зачем вентиляторам нужен Molex

Вообще, можно найти вентилятор с таким коннектором, что и подключить будет не к чему. Да и обычный можно положить на полочку, если коннекторы на нем и на материнке не совпадают. Такая путаница на рынке есть и будет, как была проблема с кучей зарядок для каждого телефона, пока microUSB не навел порядок.

Та же участь касается и разнообразия коннекторов. Это сейчас все регулируется, настраивается и вращается. А до некоторых пор производители оснащали четырьмя контактами только разъемы для процессорных кулеров. Остальные довольствовались тремя. Так прижился тандем DC/PWM до наших времен. И даже современные платы работают с обоими вариантами. Но бывает и такое, что разъемов просто не хватает для подключения достаточного количества вентиляторов. На помощь приходит молекс.

Molex выходит напрямую из БП и имеет четырехконтактный разъем с 12 и 5 вольтами, а также две «массы». К нему можно спокойно подцепить хоть десяток вентиляторов. Это решает проблему нехватки разъемов на материнке, чем страдают многие бюджетные модели, особенно в Micro-ATX и Mini-ITX. Но у такого подключения отсутствуют регулировка оборотов и мониторинг.

Чтобы не испортить комфорт, к которому шли десятилетиями, производители выпускают специальные модели, которые могут работать на пониженных оборотах. Это удобно для создания постоянного воздушного потока в корпусе. В таких случаях регулировка оборотов не требуется — минимальных оборотов на вдув и выдув достаточно для охлаждения системы в средней нагрузке. Зато остаются свободные пины на материнке для подключения оборотистых моделей, плюс снимается лишняя нагрузка с шины питания материнки. Тут уже каждый сам себе режиссер и придумывает сценарии использования разных разъемов сам.

Вертушки-самоцветы

Мы разобрали всего три типа коннекторов. Но бывают и другие. Например, шестиконтактные коннекторы. Это особенность самых технологичных вентиляторов. Нет, они не отличаются по характеристикам и не дуют морозом в жаркий день. Это обычные вентиляторы, но с подсветкой. Пожалуй, появление таких вентиляторов начинает новую эпоху компьютерных сборок. Как когда-то персональный компьютер превращали в комфортный, теперь комфортный ПК становится красивым.

Повальное распространение RGB в игровых сборках заставляет производителей добавлять подсветку везде. И, если наушники, мышь или клавиатура — это самостоятельные устройства и могут программироваться как угодно, то вентилятор — штука простая и не имеет встроенного контроллера для управления подсветкой. Поэтому настройкой и синхронизацией подсветки в пределах системного блока занимается материнская плата. Чтобы было красиво и по феншую, производители ввели еще несколько пинов, которые отвечают за управление подсветкой.

Причем возникла новая путаница. Каждый завел свою технологию и продвигает только ее. Это мешает собрать универсальную систему подсветки, поэтому выбор каждой детали в компьютере теперь обусловлен еще и поддержкой фирменных технологий. У Asus это Aura Sync, у Gigabyte — RGB Fusion, а MSI продвигает Mystic Light. Это только софтовая сторона вопроса.

В техническом же плане управление подсветкой различается еще и рабочим вольтажом, а также количеством пинов. Для управления подсветкой часто используют разъемы 12V-G-R-B, 5V-G-R-B или 5V-D-G. Они сильно отличаются и не имеют обратной совместимости. И вот почему.

Светодиоды бывают трех типов: одноцветные, RGB и ARGB. В первом и втором варианте это обычные диоды с одни или тремя катодами, которые управляются аналогово: 12 вольт для питания и по проводу на каждый цвет. ARGB или лента с адресным управлением работает на диодах со встроенными контроллерами.

В каждую лампочку встроен контроллер, который управляет ее яркостью и цветом по цифровому каналу. Обычно, это тип подключения 5V-D-G. Где 5V — 5 вольт, G — масса, а D — Digital Input. Тот самый DI, который передает информацию каждому контроллеру и диоду отдельно, адресно. Что умеют такие ленты:

Каждая лампочка управляется самостоятельно, поэтому может показать любой из миллиона цветов независимо, а также с разной яркостью.

Обычная RGB-лента тоже принимает различные оттенки, но делает это полностью:

Это ограничивает возможности кастомизации и уже перестает пользоваться спросом как в компьютерном сегменте, так и в промышленном, где основное применение ARGB-диоды находят в бегущих строках и мультимедийных баннерах.

В материнских платах управление подсветкой работает через один разъем. Чтобы подключить к нему несколько вентиляторов, используют внешние контроллеры или разветвители.

Контроллеры, к слову, тоже питаются от разъемов блока питания SATA или Molex.

Что предлагает современный вентилятор

Самое главное — компьютер стал персональным, комфортным и теперь уже красивым. Этот процесс превращения из чудовища в красавчика можно назвать эволюцией. Ей подверглись и технические особенности, и визуальные. Вентиляторы тоже подтянулись, чтобы существовать в одном стиле с платформой.

Читайте также:  Лего ev3 mindstorms вентилятор

Что касается коннекторов для подключения, то основная часть вентиляторов до сих пор доступна со всеми вариантами подключения. А вот что сильно изменилось, так это ответная часть — управление на материнской плате.

Если раньше некоторые функции получали лишь топовые бренды и модели, а иногда и вовсе, только серверный сегмент, то постепенно эволюция дошла и до самых бюджетных систем. Материнские платы адаптировали под требования пользователей, поэтому большинство из них умеет теперь не только управлять скоростью и мониторить обороты, но и создавать невероятные эффекты с помощью подсветки. Это тоже можно записать в достижения эволюции: превращение вентилятора в современное умное устройство. Интересно представить, что же будет с повелителями воздуха дальше.

Источник

Компьютерные вентиляторы под высоким напряжением.

Стояла простая задача протестировать б/у корпусные вентиляторы на исправность. БП ПК под рукой не было, но был источник питания до 40В. Решил поиграться с вентилятором 12В/0.14А. Оказалось, компьютерные вентиляторы корректно работают с напряжением до 24В. И эффективность охлаждения сильно повышается.

Минимальное напряжение старта вентилятора — 3.5В. Минимальное поддерживающее напряжение после раскрутки — 3.2В. На 18В зафиксирована стабильная работа на протяжение 8 часов, на 24В — 2 часа (не хватило времени: источник отобрали).

Телеметрия вентилятора в виде ВАХ представлена на рисунке.

Номинальный ток 0.123А не соответствует заявленному 0.14А.

Отмечается плавное нарастание тока в среднем по 10-11мА/В до границы 24В.

Между 24В и 25В — резкий скачок тока (на рисунке показан как от 24В). При достижении 27В — резкое возрастание тока, вентилятор не крутится (вероятный пробой внутри двигателя). Ток становится 0.56А, вентилятор нагревается и начинает выделять запах с дымком.

Вывод: вентиляторы 12В можно использовать при напряжении до 24В, установив предохранитель быстрого срабатывания.

Это было смакетировано на БП ПК, который пришлось все-таки найти, и вентилятором 12В/0.13А. +12.6В на аноде, -12.4В на катоде. Полет нормальный в плане номиналов токов (длительный ток 200мА, стартовый ток 240мА). Полет нормальный в плане предохранителя 0.2А (не сгорает при стартовом токе 0.24А). Но ненормальный в плане изменения тока и звука: скачки ±10мА, звук вентилятора неровный. Вентилятор находится на границе смертельного напряжения — не хватает резистора 3296W 101, забирающего от вентилятора излишек 1В. С установкой резистора и его настройкой на значение 24В на вентиляторе — проблема ушла полностью.

Предохранитель 0.2А же отжег: не сгорал и при 0.358А, и при 0.6А. Такого превышения по току еще никогда не было, несмотря на ранее проведенные тесты с превышением тока в 2 раза и несгоранием предохранителя. Брак с алиэкспресса попался (или с маркировкой ошиблись). Впервые в жизни рекомендуется покупать дорогие фирменные предохранители, хоть в чиподипе. Тогда будет близость теоретического номинала срабатывания с практическим.

Если веры предохранителю нет — можно использовать уменьшение сопротивления вентилятора при пробое (около 2 раз). От шунта 1Ом/0.5Вт снимать малое напряжение при 0.25А (0.26В) как нормы и возросшее напряжение при 0.56А (0.52В) как ошибки. Полученные 0.52В можно усилить с помощью транзисторного усилителя напряжения. Полученное напряжение — использовать для замыкания другого транзистора: замыкается +5В и GND, порождается КЗ в БП, срабатывает встроенная защита БП, БП отключается до следующего включения. Данная часть не макетировалась.

Вывод-2: токоограничивающего резистора 3296W с заявленной мощностью 0.5Вт — хватает для установки на вентиляторе четко 24В от линий БП ПК +12В и -12В. В остальных случаях (хоть +12В и -5В) установка такого резистора не требуется.

Нужно быть внимательным к описанию отрицательных напряжений БП ПК. Нельзя превышать написанный номинал тока на этикетке. При токе 1А за 4мин, ранее при снятии ржавчины электролизом, был уничтожен замечательный лабораторный источник, сделанный из БП ПК, — при написанном на БП токе 0.8А. Сейчас же, при попытке закоротить источник по линиям +12В и -12В (его не жалко было) получил такое же фиаско: защита от КЗ срабатывает — но источник успевает повредить сам себя. Итог тот же: БП включается — но тут же срабатывает его же защита от КЗ и отключает его. БП — на свалку.

На некоторых вентиляторах, запущенных кратковременно при 24В, наблюдается уменьшение тока за минуту работы (например, с 200мА до стабильных 185мА). Возможно, это нелинейное падение напряжения на предохранителе, или плохой контакт в держателе предохранителя, или провода вентилятора малы по сечению (настолько сильная экономия, что двойной ток уже не держит).

Ни 1 вентилятор при 24В не свалился в короткое замыкание в двигателе. Возможно, стоит отметить, что вентиляторы были до 0.22А.

Источник