苗栗網頁設計

我們在研究散熱器和電扇的時辰常常會講到PWM，並且很多時刻支持PWM的產品會比不支撐PWM的顯得更高級一些。而在主板、顯卡還有電源評測中也會提到有PWM節制晶片，明顯對於PC來講PWM已是一個很遍及的存在。然而PWM是什麼？PWM為什麼會那麼主要？我們相信良多玩家可能連「知其然」都做不到，更別說「知其所以然」了。為此今天的超能教室我們就來捋一捋關於PWM的二三事，看看這個在PC中似乎無處不在，看著有點臉熟但現實上照樣很生疏的PWM究竟是何方神聖。


主板上的PWM供電節制晶片
什麼是PWM？
PWM的全稱是Pulse Width Modulation，即脈衝寬度調製，其素質是一種數位訊號，主要由兩個構成部份來進行定義，分別是占空比和頻率，個中占空比值得是旌旗燈號為高電平狀態的時間量占有總周期時候的百分比，而頻率則代表著PWM旌旗燈號完成一個周期的速度，也就是決議旌旗燈號在高低電平狀況之間的切換速度。


圖片源自National Instruments

掌控機遇 絕版典藏｜MINI 60週年限量紀念版
Sponsored by MINI台灣總代辦署理 汎德
目前PWM已被普遍運用在各類節制系統中，特別是各類模擬電路的控制，多半離不開PWM旌旗燈號。可能各人對此會感應迷惑，PWM既然是一種數位訊號，那怎麼會用在摹擬電路的控制上呢？實際上PWM很大水平上就是為了實現摹擬電路數字化節制而誕生的，我們無妨舉例說明，當一個數位訊號源的高電平為5V、低電平為0V的情形下，假如想要用這個數位訊號源輸出相當於3V的模擬旌旗燈號，那麼我們就能夠將這個數位訊號以PWM占空比60%的體式格局進行輸出，也就是說一個信號周期內有60%的時間輸出5V，剩下40%的時候輸出0V，此時只要信號周期足夠短，也就是PWM頻率足夠快，那麼我們將獲得一個輸出電平無窮接近於5V*60%=3V的旌旗燈號源，這就是PWM可以或許以數位訊號的身份控制摹擬電路的首要緣由。

以往摹擬電路的正確節制往往需要一個相對大範圍的電路，不但笨重並且功耗與發燒都不低。比擬之下通過PWM這種數位訊號來節制模擬電路，既可以確保精準度，又可以有效下降控制電路的體積與功耗，因此PWM很快就成為了今朝一種主流的電路控制模式，直流機電、閥門、液壓系統、電源等各個範疇中我們都能看到PWM的身影，在PC上也是如此，PC主板、顯卡都採用了PWM進行供電節制，散熱電扇也廣泛利用PWM手藝，PC電源裡面也少不了PWM的身影。


散熱風扇的PWM手藝
常見的散熱電扇調速有兩種，別離是DC調速和PWM調速，其中DC調速又可以叫做電壓調速，簡單來講就是直接調劑加載於風扇上的電壓來進行轉速控制。而節制風扇電壓的方式有良多種，比較直接的體例就是外接電阻來進行分壓，例如各類電扇減速線採用的就是這個體例。不過這類電壓節制體例也有一個很顯著的缺點，那就是由於電扇的轉速未必與電壓呈線性關係，例如一把電扇的標稱電壓為12V，當你只給它6V電壓時其轉速未必為一半，更多的可能是因為其啟動電壓最少為7V，只加載6V的話會電壓不足而沒法啟動，是以想要精準地控制電扇的轉速，直接調劑電扇的輸入電壓常常不是一個理想選擇。


支持PWM調速的電扇都採用4pin接口

你的提案讓台灣更誇姣－2020年總統盃黑客松報名開跑
Sponsored by 經濟部中小企業處
而採用PWM節制的電扇就沒有上述的問題，固然從道理上說，電扇所用的PWM調速也算是一種電壓調速，只是其表示出來的是「等效電壓」而非「現實電壓」。由於PWM是經由過程占空比來調劑輸出旌旗燈號的電平高低，是以轉換為電扇電壓時也就只有12V和0V的區分，只是通電時候長短有所不同，簡單來講就是風扇上固然加載的是等效6V的電壓，但其實際上是占空比為50%的12V電壓，這個時辰電扇就不存在「啟動電壓」的問題了，並且風扇轉速與PWM的占空比根基呈線性關係，這使得電扇轉速的節制變得非常簡單。

固然了這個PWM旌旗燈號並不是作為驅動電扇的電源利用，而是用來驅動電扇內部的三極體或MosFET，以此實現對電扇的輸入控制，因此支持PWM節制的電扇除有供電、檢測和接地三根線外，還會有一根額外的PWM節制線。而受PWM控制電扇轉速的啟發，有部份主板也在電扇接口上插足了PWM控制模塊，經由過程PWM來控制風扇的輸入電壓，讓3pin接口的電扇也能實現近乎線性的轉速控制。不外這種設置裝備擺設基本上只有中高端主板才會享用，真正普及的仍然是直接支撐PWM節制的4pin電扇接口。


供電電路的PWM手藝
主板、顯卡和PC電源固然是三個判然不同的硬體，可是就供電所用的技術來講倒是大同小異，PC電源是經由過程各種拓撲架構和PWM手藝將市電的交流輸出變為12V、5V、3.3V、-12V等分歧的輸出電壓，而主板和顯卡則是將PC電源的供電通過PWM手藝改變為CPU和GPU等晶片所需要的電壓和電流，是以今朝主板、顯卡和PC電源基本上都利用了PWM供電控制技術。


PC電源中的PWM節制晶片
PWM控制電壓的手藝放在什麼硬體上都是一樣的，就是通過控制占空比來控制「等效電壓」。顯卡、主板和PC電源上的自然也是如斯，只是由於它們所帶的負載對電壓和電流的不亂度要求很高，因此低速的PWM不適合用在供電控制上。今朝業內遍及做法是，電源的PWM節制需要利用不低於20kHz的頻率，建議是利用200kHz或以上的，因為越高的頻率越有益於調劑的響應速度。


電壓節制型PWM
固然用在供電上的PWM節制比起風扇上的明顯會複雜很多，因為供電電路面對的大多半是恆定電壓、動態電流的負載，因此用在供電上的PWM控制就不但要考慮裝備的輸入電壓，還要考慮到輸入電流。供電電路所用的PWM節制大體上可以分為電壓控制型PWM和電流節制型PWM，前者是通過電壓反饋線路比較基準電壓和現實輸出電壓，然後通過調劑PWM的占空比來不變輸出電壓。這類電路的構成對照簡單，但是用在供電電路中會有一個明顯的錯誤謬誤，那就是由於現實電路中常常會存在電容和電感等元件，電流與電壓的轉變會紛歧致，對於低功耗、低響應需求的電路來講還問題不大，然則對於高功耗和動態轉變雄厚的電路來講，電壓控制型PWM常常不克不及立地響應裝備對供電變化的需求，從而致使電路不不變，沒法正常工作。

電流節制型PWM
而電流節制型PWM就是為了彌補電壓節制型PWM的缺陷而發展起來的，基本構成來講，電流節制型PWM就是在電壓節制型PWM的基礎上增加了一組電流反饋線路，構成雙閉環節制，如許不管電路中的電壓仍是電流發生了變化，都邑觸發PWM的占空比調劑，使得全部電路的響應速度有了很大的晉升，可以有用改良供電的電壓調劑率，加強系統不變性。

是以今朝顯卡、主板以及電源上的PWM供電控制大部門都是電流控制型PWM，其比擬電壓節制型PWM雖然在電路構成上要稍微複雜，整體成本也更高，但是換回來供電不變性和供電響應速度顯然更為重要。固然供電電路的機能也不單單是有PWM來決定的，並不是說你用的PWM節制晶片好就可以有穩定的供電，包羅MosFET、電容、電感等構成部份也同樣重要。



文章出處