От какого напряжения работают кулеры 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

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

Принцип работы компьютерного вентилятора.

Устройство компьютерного вентилятора не такое уж и простое как может показаться на первый взгляд. Обмотки статора выполнены в виде бифилярной катушки, а сам он по себе является двухфазным электродвигателем переменного тока с вращающимся магнитным полем которое создает управляющая электроника. Как это все работает?

Начнем с разбора устройства ротора. Он представляет из себя 4-х полюсной постоянный магнит. Статор состоит из 4-х электромагнитов которые должны менять свои полюса, чтобы ротор вращался. На данной диаграмме вы сможете посмотреть в каком порядке должны будут меняться полюса статора, чтобы ротор смог сделать полный оборот.

Теперь рассмотрим устройство статора вентилятора — и зачем там нужна бифилярная катушка. Для того, чтобы электромагнит сменил свои полюса необходимо поменять направление движения тока (сменить полярность на выходах катушки). Самый простейший способ тумблер.

Для управления в таких случаях применяют сложные мостовые схемы на на реле, контакторах или транзисторах. Но в компьютерном вентиляторе применяется другой принцип — катушка наматывается проводом в 2 слоя а концы витков подключаются так, что ток будет течь в разном направлении. (точка на схемах обозначает направление витков катушки)

Если мы нажмем верхнюю кнопку магнитное поле будет одного направления, а если нижнюю то другого.
Получаем окончательную схему статора:

Осталось заменить тумблеры на транзисторы и определять положение ротора с помощью датчика Холла.

Все подробности смотрите в видео, там я даже по вращаю крыльчатку только с помощью двух кнопок. Рекомендую также ознакомиться с полным списком статей на моем канале . Всем удачи!

Источник

Как подключить вентилятор напрямую к блоку питания компьютера

Работе компонентов персонального компьютера сопутствует большое количество выделяемой тепловой энергии. Если не решать проблему отвода тепла, излишний нагрев неизбежно приведет к выходу из строя дорогостоящих комплектующих.

При сборке или модернизации ПК эта задача решается установкой достаточного количества кулеров (вентиляторов). Обходя стороной дискуссию о корректности данного термина, в обзоре рассмотрен вопрос подключения устройств создания воздушного потока для отведения излишнего тепла.

Виды и назначение вентиляторов для ПК

Самыми мощными источниками тепла внутри корпуса ПК являются центральный процессор на материнской плате и графический процессор на видеокарте. Для них устанавливаются отдельные вентиляторы, конструктивно объединенные с теплоотводящими радиаторами. Такую систему обычно называют кулером (в отличие от корпусного вентилятора), хотя в англоязычной технической литературе такого термина нет. Там он называется Heatsink and fan.

Остальные составляющие ПК все вместе выделяют тепла меньше, и для создания комфортного режима достаточно общей системы отвода нагретого воздуха. Раньше для этого было достаточно одного устройства, нагнетавшего воздух внутрь корпуса. Нагретые воздушные массы выходили через вентиляционные отверстия. Сейчас эффективной считается приточно-вытяжная система. Она состоит из одного или нескольких нагнетающих устройств, и одного или нескольких вытяжных, высасывающих нагретый воздух наружу. Возможности установки одного или нескольких кулеров зависит от конструкции корпуса.

Также вентилятор обычно встроен внутрь БП компьютера. Подключение кулера к блоку питания выполняется в процессе изготовления и при эксплуатации не изменяется. Но в связи с широким распространением стандарта 80 PLUS, в самых дорогих источниках уровней 80+ Platinum и 80+ Titanum электродвигатель с крыльчаткой, как мощный потребитель, все чаще исключается из конструкции устройства. Вместо этого применяются другие меры для отвода тепла.

Распиновка разъёмов подключения

Несмотря на то, что внешне вентиляторы выглядят примерно одинаково (электродвигатель с крыльчаткой, закрепленные на каркасе), существуют разные схемы их подключения к цепям питания и различия в распиновке разъемов питания кулера. Связано это с их разным внутренним устройством.

2 pin

Самые простые вентиляторы имеют разъем всего из двух контактов. На них подается питание +12 вольт на красный провод, и 0 вольт на черный. Обратной связи такие вентиляторы не имеют и их частоту вращения (а также исправность) определить невозможно.

3 pin

Наиболее распространенный тип вентилятора с терминалом на 3 pin. Здесь к выводам питания добавился еще один контакт от датчика Холла, установленного на корпусе электродвигателя. За один оборот ротора он формирует два импульса. По частоте появления импульсов компьютер отслеживает обороты кулера и мониторит его исправность. При возникновении нештатной ситуации генерируется сигнал тревоги. Посмотреть обороты в режиме реального времени можно с помощью специальных утилит. Например, Everest.

К сожалению, единого стандарта цветовой маркировки выводов нет. Большинство производителей придерживаются двух типов обозначений. Они приведены в таблице.

Назначение провода	Цвет изоляции
	Вариант 1	Вариант 2
0 вольт (общий провод)	Черный	Черный
+12 вольт	Красный	Желтый
RPM (частота вращения)	Желтый	Зеленый

Нулевой провод в черной изоляции всегда расположен с краю, поэтому проблем с идентификацией выводов обычно не бывает, подключение кулера к блоку питания производится корректно.

4 pin

Более продвинутые кулеры имеют дополнительный вход PWM (ШИМ). На него подаются импульсы стабильной частоты, но изменяемой скважности. В зависимости от ширины импульса изменяется среднее напряжение и средний ток через электродвигатель. Так регулируются обороты крыльчатки. Это позволяет создавать системы автоматического управления частотой вращения. При отсутствии необходимости обороты можно уменьшать, снижая шум и расход электроэнергии. При росте температуры в охлаждаемой области частота вращения автоматически увеличивается, повышая эффективность охлаждения.

Здесь также наиболее распространены два варианта цветовой маркировки выводов. Цоколевка разъема при этом одинаковая.

Назначение входа/выхода	Цвет провода
	Маркировка 1	Маркировка 2
0 вольт (земля, общий провод)	Черный	Черный
+12 вольт	Красный	Желтый
RPM (частота вращения)	Желтый	Зеленый
PWM (управление оборотами)	Синий	Синий

В обоих случаях первые три провода повторяют последовательность варианта с тремя контактами, а вход управления оборотами всегда выполнен проводником в синей изоляции.

Варианты подключения

Если количество контактов у разъема для подключения кулера и у самого вентилятора совпадает, то проблем нет. Разъемы подключаются друг к другу, несоблюдение полярности исключено благодаря наличию ключа. Если не совпадают, то возможны варианты.

3-pin к 4-pin

Трех- и четырехпиновые разъемы полностью совместимы друг с другом, как электрически, так и механически. Конструктивно они выполнены так, что ключ позволяет выполнять соединение, при этом конфликта распиновки не будет.

Если у кулера разъем с 3 контактами, а от компьютера идет жгут с 4 пинами, то на терминале соединяются провода питания, а также цепи измерения оборотов. Провод ШИМ-регулирования остается неподключенным.

Если же у кулера разъем с 4 контактами, а от компьютера подходит терминал с 3 пинами, то неподключенным останется вход управления оборотами со стороны электродвигателя. В обоих случаях управление частотой вращения посредством ШИМ невозможно.

Подключение напрямую к проводам БП

В тех случаях, когда автоматическое управление воздушным потоком не требуется (обычно это касается корпусных вентиляторов), их можно запитать непосредственно от блока питания. В этом случае кулеры будут включаться при старте блока питания, а останавливаться при его выключении. Такое подключение рационально выполнять для вентиляторов с двумя пинами (без контроля оборотов). Принципиальных ограничений для использования в таком качестве 3- и 4-пиновых кулеров нет, но они стоят дороже.

Проще всего подключить двухпиновый вентилятор напрямую к свободному разъему Молекс. Удобнее это сделать с помощью переходника «папа-мама» Molex с ответвлением для разъема кулера. Если свободного молекса в жгуте от БП нет, но есть, например, неиспользуемый терминал питания SATA, можно с него перейти на Molex, а потом на вентилятор.

Количество разъемных соединений надо минимизировать. Еще лучше (при наличии навыков и квалификации) обрезать терминалы, а потом соединить провода питания скруткой со следующей пропайкой и изоляцией места подключения.

Как изменить скорость вращения кулера

Скорость вращения вентилятора, имеющего вход ШИМ (PWM) (вариант разъема с 4 пинами), регулируется изменением скважности импульсов, поступающих на этот вход от схемы управления. Частота может выбираться исходя из режима работы платы или всего компьютера, или в зависимости от температуры в контролируемой области.

Если у кулера нет входа ШИМ (2 или 3 пина в разъеме), автоматическое регулирование невозможно. Но можно выбрать режим вращения вручную, изменяя напряжение питания. Удобно для этого использовать свободный разъем Molex. На нем присутствуют:

• два земляных провода черного цвета;
• желтый провод +12 вольт;
• красный провод +5 вольт.

Это позволяет получить три комбинации напряжения:

• подключением вентилятора к к желтому и черному проводу блока питания можно получить напряжение 12 вольт и максимальные обороты;
• при соединении с красным и черным проводами на вентиляторе будет питание 5 вольт – минимальная частота вращения;
• при соединении между красным и желтым проводами получается разность потенциалов в 7 вольт (12-5=7) и промежуточная частота вращения.

Если существует острая необходимость работы кулера на сверхнизких оборотах, можно попробовать взять напряжение +3,3 вольта, например, с разъема SATA, но не факт, что при таком уровне вентилятору хватит крутящего момента, чтобы ротор начал вращаться.

Также некоторые материнские платы имеют возможность непосредственно изменять напряжение на шине питания вентилятора, тем самым регулируя его скорость.

Можно ли устанавливать несколько вентиляторов

Количество устанавливаемых вентиляторов ограничивается наличием разъемов, а также запасом по мощности источника питания. Кулер потребляет относительно немного, поэтому напрямую к блоку питания можно подключать два или больше вентиляторов. Но предварительно все же лучше прикинуть запас по току на линии +12 вольт, а еще лучше измерить фактическое потребление (это можно сделать токоизмерительными клещами постоянного тока), посмотреть, какую мощность потребляет выбранный вентилятор и определить возможность установки.

Трех- и четырехпиновые кулеры, у которых замеряется и регулируется частота вращения, при отсутствии свободных разъемов параллельно лучше не соединять. Вопрос здесь не только в нагрузочной способности питающих и управляющих линий. При вращении роторов, датчики Холла будут выдавать импульсы не в фазе, поэтому корректного измерения частоты вращения не получится. Система будет воспринимать данные, как аварийную ситуацию и соответственно на нее реагировать.

В завершении для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Задача подключение кулера к компьютерному блоку питания несложна. Но любое действие в этом направлении должно быть осознанным, иначе вместо повышения эффективности работы можно получить проблемы.

Источник