Dziś na warsztat bierzemy temat sterowania wentylatorów komputerowych, czyli porównanie klasycznego trybu DC z nowszym PWM. Choć na pierwszy rzut oka różni je tylko liczba przewodów – trzy kontra cztery piny – to w praktyce mamy do czynienia z zupełnie inną logiką działania. W materiale pokażę różnice na przykładzie wentylatora be quiet! Pure Wings 3 120 mm PWM, z użyciem oscyloskopu, tachometru laserowego oraz zasilacza laboratoryjnego. Jakie minimalne obroty uda się osiągnąć w trybie PWM i jak to wypada na tle regulacji napięciowej? Zapraszam na pełny poradnik i szczegółową analizę.
PWM pozwala zejść z obrotami do 212 RPM, podczas gdy w DC granicą jest około 486 RPM – różnica słyszalna od razu.
Spis treści:
- Specyfikacja wentylatora
- Sterowanie DC
- Sterowanie PWM
- Budowa wentylatora Pure Wings 3
- Płytka PCB i elektronika
- Podłączenie i ustawienia BIOS
- Przebiegi z oscyloskopu
- Testy praktyczne
- Podsumowanie i wnioski
Specyfikacja wentylatora
|
Model |
be quiet! Pure Wings 3 120 mm PWM |
|---|---|
| Wymiary | 120 × 120 × 25 mm |
| Łopatki | 7 sztuk, profil zoptymalizowany pod airflow |
| Łożysko | Rifle |
| Zakres obrotów | ~200 – 1600 RPM (PWM) |
| Złącze | 4-pin PWM |
Sterowanie DC
W klasycznym trybie DC (3-pin) regulacja prędkości odbywa się poprzez obniżanie napięcia zasilania. Przy 12 V wentylator pracuje z pełnymi obrotami, przy 7 V średnio, a przy 5 V często nie jest w stanie wystartować. To rozwiązanie proste, ale mało precyzyjne – minimalne stabilne obroty zatrzymują się wysoko, w naszym teście na poziomie 486 RPM.
Sterowanie PWM
PWM, czyli modulacja szerokości impulsu, to cyfrowa metoda sterowania. Wentylator dostaje zawsze 12 V na zasilaniu, ale jego elektronika interpretuje dodatkowy sygnał prostokątny na pinie 4. Częstotliwość to standardowe 25 kHz, a kluczowe jest wypełnienie impulsu – im dłuższy stan wysoki, tym szybciej pracuje rotor. Dzięki temu możliwe jest zejście do bardzo niskich prędkości obrotowych – w naszym przypadku aż 212 RPM.
Budowa wentylatora Pure Wings 3
Do testów wybrałem wentylator be quiet! Pure Wings 3 120 mm PWM. To najnowsza odsłona jednej z najpopularniejszych serii tego producenta – cenionej za dobrą kulturę pracy i przystępną cenę.
Wentylator ma siedem łopatek zoptymalizowanych pod kątem dobrego przepływu powietrza i umiarkowanego ciśnienia statycznego, dzięki czemu sprawdza się przede wszystkim w obudowach, ale poradzi sobie też na radiatorach czy chłodnicach.
Zastosowano tutaj łożysko typu rifle, które według producenta zapewnia długą żywotność i cichą pracę. Zakres prędkości to około 200 do 1600 obrotów na minutę, a dzięki 4-pinowemu złączu mamy pełne wsparcie dla sterowania PWM.
Płytka PCB i elektronika
Od spodu wentylatora znajduje się mała płytka PCB, a na niej kilka elementów SMD. Najważniejszy z nich to scalony sterownik BLDC – to on odbiera sygnał PWM z płyty głównej i decyduje, w jaki sposób przełączać cewki, by wirnik obracał się z odpowiednią prędkością.
Towarzyszą mu drobne elementy: rezystory, kondensator i dioda. Rezystory pomagają ustabilizować sygnały, kondensator filtruje zasilanie, a dioda chroni układ przed przepięciami, które powstają przy szybkim załączaniu cewek.
To właśnie ten prosty, ale sprytny układ elektroniczny sprawia, że wentylator może być sterowany cyfrowym sygnałem PWM zamiast zmianą napięcia zasilającego.
Podłączenie i ustawienia BIOS
Aby korzystać z PWM, wentylator musi być podłączony do 4-pinowego gniazda płyty głównej – CPU_FAN, CHA_FAN lub SYS_FAN. Następnie w BIOS/UEFI należy wymusić tryb PWM. W przypadku ASUS będzie to Q-Fan Control, w MSI – Hardware Monitor, w Gigabyte – Smart Fan 6 a w ASRock – Fan Tuning. Warto pamiętać też o samej wtyczce. Wentylator PWM musi być podłączony do odpowiedniego gniazda 4-pinowego, np. CPU_FAN czy CHA_FAN.
Jeśli podepniemy wentylator 3-pinowy do złącza 4-pin, będzie działał, ale zawsze tylko w trybie DC. Nie zobaczymy żadnego sygnału PWM, bo taki wentylator nie ma kontrolera, który potrafi go odczytać.
Przebiegi z oscyloskopu
Na oscyloskopie sygnał PWM prezentuje się jako prostokątny przebieg 0–5 V o częstotliwości 25 kHz. Przy 20% duty cycle widać krótkie impulsy, a wentylator kręci się z prędkością ~212 RPM. Przy 50% wypełnienia rotor osiąga średnią prędkość, a przy 75% dominuje stan wysoki i obroty przekraczają 1300 RPM. Przy 99–100% sygnał jest prawie ciągły, co odpowiada maksymalnym ~1600 RPM. Warto podkreślić, że linia +12 V pozostaje niezmienna, a cała regulacja odbywa się wewnątrz układu sterującego wentylatora.
Testy praktyczne
Do pomiarów wykorzystałem tachometr laserowy i zasilacz laboratoryjny. W trybie DC minimalne stabilne obroty wynosiły 486 RPM, podczas gdy w trybie PWM udało się zejść aż do 212 RPM. To ponad dwukrotna różnica, która w praktyce przekłada się na słyszalny spadek hałasu i lepsze możliwości tworzenia półpasywnych profili chłodzenia.
Podsumowanie i wnioski
Sterowanie wentylatorami komputerowymi to pozornie prosty temat, ale różnice między trybem DC (3-pin) a PWM (4-pin) okazują się kluczowe w praktyce. W rozwiązaniu napięciowym regulacja odbywa się poprzez obniżanie napięcia zasilania – im mniejsze napięcie, tym wolniej pracuje wentylator. Problem w tym, że przy niskich wartościach napięcia rotor traci moment rozruchowy i często zatrzymuje się całkowicie. W efekcie minimalne, stabilne obroty są stosunkowo wysokie – w moich testach 486 RPM.
Jeżeli masz wybór, zawsze korzystaj z trybu PWM. Nawet wentylatory z 3-pinową wtyczką zadziałają na gnieździe 4-pin, ale będą regulowane wyłącznie w trybie DC.
PWM działa inaczej – steruje układem elektronicznym wbudowanym w wentylator sygnałem impulsowym 0–5 V o częstotliwości ok. 25 kHz. Dzięki temu silnik otrzymuje zawsze pełne 12 V podczas impulsu, ale ich szerokość (duty cycle) decyduje o prędkości. To pozwala na pewny start, stabilną pracę i zejście na bardzo niskie obroty. Testowany be quiet! Pure Wings 3 bez problemu utrzymywał stabilne 212 RPM przy niskim wypełnieniu PWM. W praktyce oznacza to, że PWM oferuje szerszy zakres regulacji, lepszą kulturę pracy i większą kontrolę nad chłodzeniem – od absolutnej ciszy w spoczynku, aż po pełną wydajność pod obciążeniem. Nic dziwnego, że stał się standardem we współczesnych płytach głównych i zestawach chłodzenia.
Jeżeli masz wybór, zawsze podłączaj wentylatory do złącza 4-pin PWM i ustaw tryb pracy w BIOS na PWM. Nawet wentylator z wtyczką 3-pin zadziała poprawnie, ale będzie regulowany wyłącznie napięciem (DC). Jeśli zależy Ci na precyzyjnej kontroli i cichej pracy – PWM to jedyne słuszne rozwiązanie i takie wentylatory powinieneś wybierać.
Plusy PWM:
- Bardzo niskie minimalne obroty – w testach 212 RPM
- Pewny start wentylatora nawet przy niskim sygnale
- Szerszy zakres regulacji i lepsza kultura pracy
- Cisza w spoczynku i wydajność przy pełnym obciążeniu
- Standard w nowych płytach głównych i chłodzeniach
Minusy PWM:
- Wymaga podłączenia do odpowiedniego gniazda 4-pin na płycie głównej
- Wentylatory starsze (3-pin) działają tylko w trybie DC
- Konieczna zmiana ustawień w BIOS/UEFI
Pokaż / Dodaj komentarze do: Sterowanie wentylatorami komputerowymi – PWM kontra DC. Praktyczny poradnik z pomiarami