本文要點

了解 4 針 PWM 接頭的基本知識

了解 4 針 PWM 風扇的工作原理

了解設計 4 針 PWM 風扇控制器需要什么

什么是 4 針 PWM 接頭？

4 針 PWM 接頭連接到電腦風扇的連接器。要理解其存在的原因，我們需要重溫一下 PWM 到底是什么。

脈寬調制

PWM 代表脈寬調制（Pulse Width Modulation），這是一種改變周期性數字脈沖占空比的技術。

PWM 通常用于將數字值轉換為模擬電壓，方法是發送具有占空比的脈沖，從而產生所需的模擬電壓。通過改變高電平有效狀態的間隔，PWM 還可以用于將信息編碼到載波脈沖中的應用。在控制設備中可以發現 PWM，包括伺服電機、調光器、蜂鳴器，或作為一個電信編碼器。

一些冷卻風扇由 4 針 PWM 驅動。

那么，為什么主板上會有 4 針 PWM 接頭呢？

原因很簡單：4 針 PWM 接頭用于控制連接到機箱的冷卻風扇。大多數現代主板都可能配備這樣的接頭，它連接到一個支持 PWM 的 BLDC 風扇。在下文中，我們將探索其工作原理。

4 針 PWM 風扇的工作原理

PWM 可以用作電壓控制的一種形式，這正是它對 PWM 風扇所起的作用。風扇根據通過 PWM 控制引腳提供的電壓旋轉。這樣也可以為主板的熱管理提供更好、更智能控制。

CPU 和 GPU 因產生熱量而臭名昭著。然而，它們并不總是在其極限下運行。眾所周知，全速旋轉的冷卻風扇噪音很大。因此，PWM 用于根據 CPU 或 GPU 的使用來控制風扇的速度。

4 針 PWM 風扇由不同占空比的脈沖驅動。

這就把我們帶到了下一個問題。既然 3 針接頭就可以了，為什么我們還需要 4 針 PWM 連接？

4 針 PWM 風扇不僅僅是主板的 3 針電源、接地和信號連接，它還有第四根線，從內置轉速表傳感器向主板提供反饋。這種反饋對主板非常有用，因為它會告訴主板風扇是否以所需的速度運行。如果主板溫度升高而沒有及時發現，導致風扇出現故障，這是十分危險的，因為過熱會損壞內部器件。

設計 4 針 PWM 風扇控制器

如果我們的任務是設計一個 4 針 PWM 風扇控制器，那么這項工作其實很簡單，因為我們可以找到內置 PWM 模塊的微控制器。內置 PWM 模塊免去了編寫代碼來仿真軟件 PWM 的麻煩，而這一麻煩是乏味且具有挑戰性的。

大多數 4 針 PWM 風扇需要 25 kHz 頻率的信號，這應該在大多數低端微控制器的能力范圍內。至于控制風扇的速度，只需將所需的值寫入 PWM 寄存器即可。此外，我們還需要一個中斷觸發的輸入引腳，以便可以檢測到轉速表反饋，從而相應地調整風扇速度。

帶有 PWM 模塊的微控制器可用于 PWM 風扇控制。

對于 PCB 設計人員來說，PWM 并不特別具有挑戰性，但仍應謹慎行事，使模擬信號遠離 PWM 走線。千萬別冒險將噪聲從 PWM 信號耦合到相鄰的模擬走線。

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