Зачем вентилятору четвёртый провод и как подключить 4 pin кулер?
Вентиляторы постоянного тока с четырьмя проводами (4 pin) имеют разноцветные провода, а компьютерные модели могут также иметь на конце разъем под материнскую плату. Для брэнда Sunon характерна следующая цветовая градация:
- Черный — земля (ноль), либо минус питания.
- Красный — плюс питания.
- Жёлтый провод — сигнальный, он выдает частоту оборотов двигателя. Как это происходит, смотрите статью.
- Синий провод — собственно является управляющим.
Распиновка компьютерных моделей с разъемом под матплату следующая:
- Черный — земля (ноль), либо минус питания.
- Жёлтый — плюс питания.
- Зеленый провод — сигнальный.
- Синий провод — управляющий.
Метод управления вентилятором
Управление четырех-проводного вентилятора осуществляется методом PWM (pulse-width modulation, он же ШИМ (Широтно-импульсная модуляция). В качестве управляющего сигнала чаще всего используется модулированный прямоугольный сигнал, как показано на рис.1.
Рис.1 Схема из спецификации на вентилятор. Пример прямоугольного управляющего сигнала.
Прямоугольный сигнал обладает рядом параметров, среди которых важнейшие:
- Амплитуда сигнала, измеряется в Вольтах.
- Частота сигнала, измеряется в Гц или кГц (эта величина обратно-пропорциональна периоду повторения)
- Коэффициент заполнения или заполняемость (по-английский Duty cycle), измеряется в безразмерных долях, либо в процентах.
Коэффициент заполнения (Duty cycle) — это отношение периода сигнала к его длительности, как показано на Рис 2. (скважность — это величина обратно-пропорциональная коэффициенту заполнения ).
В каких пределах следует генерировать управляющий сигнал?
Требования и ограничения на управляющий сигнал указываются в технической документации на конкретную модель вентилятора. Например, в соответствии со спецификацией, на Sunon PF80381B1-000U-S99 для управляющего сигнала установлены следующие ограничения:
- Амплитуда от 2 Вольт до 5.5 Вольт.
- Частота сигнала от 1 кГц до 100 кГц,
- Минимально допустимый коэффициент заполнения Duty 10%, ниже него вентилятор может полностью остановится.
Рис.2 Ограничения, указанные в спецификации на модель PF80381B1-000U-S99.
Ниже на видео демонстрируется то, как именно вентилятор реагирует на подачу управляющего прямоугольного сигнала с различными характеристиками. Используется универсальный генератор сигналов ATF20B, на котором в реальном режиме времени меняется коэффициент заполнения и, как следствие, наблюдаются изменения скорости вращения (а значит изменение мощности и производительности вентилятора).
Видео
В видео использован осевой вентилятор Sunon
Важно отметить следующие нюансы:
- При отсутствии какого-либо сигнала на синем проводе, когда провод «подвешен в воздухе», отрезан или заземлен — вентилятор работает на максимальной мощности .
- На вентилятор никак не влияет, ни частота управляющего сигнала, ни его амплитуда, а только коэффициент заполнения (Duty cycle). Но при этом, и частота и амплитуда управляющего сигнала должны соответствовать требованиям и ограничениям, указанным в технической документации на вентилятор.
- Реакция вентилятора на резкое изменение коэффициента заполнения в управляющем сигнале не мгновенная, а следует с некоторой задержкой (порядка 0.5 — 1 секунда).
Что такое скважность и как она соотносится с коэффициентом заполнения?
В России, для описания прямоугольного сигнала чаще пользуются не коэффициентом заполнения, а скважностью. Эти параметры имеют обратно пропорциональную зависимость, что показано на рисунке 3.
Распиновка 4-Pin компьютерного кулера
Четырехконтактные компьютерные вентиляторы пришли на замену 3-Pin кулерам, соответственно, в них был добавлен четвертый провод для дополнительного управления, о котором мы поговорим ниже. На текущий момент времени такие устройства являются самыми распространенными и на материнских платах все чаще устанавливаются разъемы именно для подключения 4-Pin кулера. Давайте разберем распиновку рассматриваемого электрического элемента детально.
Цоколевка 4-Pin компьютерного кулера
Распиновка также называется цоколевкой, и этот процесс подразумевает под собой описание каждого контакта электрической схемы. 4-Pin кулер немногим отличается от 3-Pin, однако имеет свои особенности. Ознакомиться с распиновкой второго вы можете в отдельной статье на нашем сайте по следующей ссылке.
Электрическая схема 4-Pin кулера
Как полагается подобному устройству, рассматриваемый вентилятор имеет электрическую схему. Один из распространенных вариантов представлен на изображении ниже. Такая иллюстрация может понадобиться при перепайке или переработке метода соединения и пригодится людям, разбирающимся в строении электроники. Кроме этого надписями на картинке отмечены все четыре провода, поэтому проблем с чтением схемы возникнуть не должно.
Распиновка контактов
Если вы уже ознакомились с другой нашей статьей по теме цоколевки 3-Pin компьютерного кулера, то можете знать, что черным цветом обозначается земля, то есть нулевой контакт, желтый и зеленый имеют напряжение 12 и 7 Вольт соответственно. Теперь же рассмотреть нужно четвертый провод.
Синий контакт является управляющим и отвечает за регулировку оборотов лопастей. Он же называется PWM-контакт, либо ШИМ (широтная импульсная модуляция). ШИМ — метод управления питанием нагрузки, который осуществляется путем подачи импульсов разной ширины. Без применения PWM вентилятор будет вращаться постоянно на максимальной мощности — 12 Вольт. Если же программой изменяется скорость вращения, в дело вступает сама модуляция. На управляющий контакт подаются импульсы с большой частотой, которая при этом не меняется, изменяется лишь время нахождения вентилятора в импульсной обмотке. Поэтому в спецификации оборудования пишется диапазон его скорости вращения. Нижнее значение чаще всего привязывается к минимальной частоте импульсов, то есть, при их отсутствии лопасти могут крутиться еще медленнее, если это предусмотрено системой, где он функционирует.
Что касается управлением скоростью вращения через рассматриваемую модуляцию, то здесь существует два варианта. Первый происходит с помощью мультиконтроллера, расположенного на материнской плате. Он считывает данные с термодатчика (если мы рассматриваем процессорный кулер), а затем определяет оптимальный режим работы вентилятора. Вы можете настроить этот режим вручную через BIOS.
Второй способ — перехват контроллера программным обеспечением, а это будет софт от производителя системной платы, либо специальное ПО, например SpeedFan.
ШИМ-контакт на материнской плате может управлять скоростью вращения даже 2 или 3-Pin кулеров, только они нуждаются в доработке. Знающие пользователи возьмут за пример электрическую схему и без особых финансовых затрат доделают необходимое, чтобы обеспечить передачу импульсов через данный контакт.
Подключение 4-Pin кулера к материнской плате
Не всегда имеется материнская плата с четырьмя контактами под PWR_FAN, поэтому обладателям 4-Pin вентиляторов придется остаться без функции регулировки оборотов, поскольку четвертого PWM-контакта просто нет, вследствие чего импульсам некуда поступать. Подключается такой кулер достаточно просто, нужно лишь найти штыри на системной плате.
Что касается самой установки или демонтажа кулера, то этим темам посвящен отдельный материал на нашем сайте. Рекомендуем ознакомиться с ними, если вы собрались разбирать компьютер.
Мы не стали углубляться в работу управляющего контакта, поскольку это будет бессмысленная информация для обычного пользователя. Мы лишь обозначили его важность в общей схеме, а также провели детальную распиновку всех остальных проводов.
Источник https://rimplex.ru/zachem-ventilyztoru-4-provod
Источник https://lumpics.ru/pinout-4-pin-cooler/