Principaux points à retenir
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Les ventilateurs de refroidissement sont une partie essentielle du matériel informatique, car ils refroidissent le processeur et ventilent le boîtier.
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Les ventilateurs CC sont alimentés en courant continu à partir d’une alimentation CC régulée ou de broches d’en-tête de carte mère. Ces ventilateurs sont également appelés ventilateurs à 3 broches, car ils sont livrés avec 3 broches: une broche d’alimentation (généralement 12 V CC), une broche de masse et une broche de signal.
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Les ventilateurs PWM sont des ventilateurs DC avec un fil supplémentaire pour PWM. Les ventilateurs PWM sont des ventilateurs à 4 broches, où le quatrième fil envoie un signal PWM au moteur du ventilateur. Le signal PWM est l’entrée de commande du ventilateur PWM.
Un bloc de refroidissement pour ordinateur portable
Les ventilateurs de refroidissement sont une partie essentielle du matériel informatique, car ils refroidissent le processeur et ventilent le boîtier, permettant un refroidissement actif dans les ordinateurs. Tous les ordinateurs ont des ventilateurs intégrés, car ils sont l’un des mécanismes de refroidissement approuvés pour les processeurs. Les ventilateurs des ordinateurs recueillent l’air frais de l’environnement et expulsent l’air chaud à l’extérieur. Ils facilitent également le fonctionnement des dissipateurs de chaleur en distribuant de l’air à travers eux. Ici, nous discutons de deux types de ventilateurs de refroidissement: les ventilateurs à modulation de largeur d’impulsion (PWM) et les ventilateurs à courant continu.
Ventilateur CC
PWM par rapport aux ventilateurs CC dans les ordinateurs
Lorsque vous travaillez sur un ordinateur portable, vous pouvez observer des variations de la chaleur produite. Cette variation de la dissipation thermique conduit souvent à des questions sur les ventilateurs de refroidissement et leur vitesse. Lorsque la chaleur de l’ordinateur portable est moindre, il n’est pas nécessaire de faire fonctionner le ventilateur à pleine vitesse. Cependant, si l’ordinateur portable est extrêmement chaud, l’ordinateur peut même avoir besoin de ventilateurs supplémentaires. Le contrôle de la vitesse des ventilateurs de refroidissement est un sujet très débattu et les ventilateurs PWM et DC sont les solutions les plus fréquemment discutées.
Ventilateurs CC ou ventilateurs à 3 broches
Généralement, les ventilateurs CC sont utilisés comme ventilateurs de châssis à faible consommation d’énergie. Ils sont alimentés en courant continu. Ces ventilateurs sont également appelés ventilateurs à 3 broches, car ils sont livrés avec 3 broches. Les 3 broches sont la broche d’alimentation (généralement 12 V CC), la broche de masse et une broche de signal. Dans les ventilateurs CC, l’alimentation peut provenir d’une source CC régulée ou des broches d’en-tête de la carte mère. La broche de signal collecte les informations sur la vitesse de rotation du ventilateur (sortie du tachymètre) même lorsqu’il n’y a pas de contrôle de vitesse mis en œuvre. Certains ordinateurs surveillent la broche de signal et signalent une alerte lorsque le fonctionnement du ventilateur échoue.
Ventilateur PWM
Si vous souhaitez faire varier la vitesse des ventilateurs CC, la seule option est de faire varier l’alimentation CC d’entrée. L’alimentation en courant continu peut être réduite en dessous de 12 V pour des vitesses plus basses. Il y a encore des limites dans la diminution en pourcentage de la vitesse des ventilateurs CC. Tous les ventilateurs CC sont spécifiés avec une tension de seuil minimale; si la tension tombe en dessous du seuil, le ventilateur commence à caler. Pour un mouvement de rotation continu, cette tension minimale doit être fournie.
Le contrôle de la tension CONTINUE est la méthode permettant de faire varier la vitesse du ventilateur en courant continu et cela peut être mis en œuvre en incorporant des résistances dans le fil d’alimentation. La chute de tension à travers la résistance série réduit la tension atteignant la broche d’alimentation du ventilateur, ralentissant automatiquement la vitesse du ventilateur. Si la résistance connectée est variable, la vitesse du ventilateur peut être modifiée jusqu’à ce qu’elle cale à une tension de seuil minimale. De nos jours, des contrôleurs de ventilateur autonomes avec boutons sont disponibles pour ce type de contrôle de la vitesse du ventilateur CC.
Ventilateurs PWM ou ventilateurs à 4 broches
Les ventilateurs à modulation de largeur d’impulsion (PWM) sont des ventilateurs à courant continu avec un fil supplémentaire pour PWM. Les ventilateurs PWM sont des ventilateurs à 4 broches où le quatrième fil envoie un signal PWM au moteur du ventilateur. Le signal PWM est l’entrée de commande du ventilateur PWM. L’entrée de commande est généralement une sortie à drain ouvert ou à collecteur ouvert avec un pull-up de 5 V ou 3,3 V. Les signaux de commande PWM sont des ondes carrées de haute fréquence, généralement 25 kHz ou plus, pour faire le bruit du ventilateur au-dessus de la plage humaine audible. Le signal PWM peut démarrer ou arrêter le moteur, en fonction de son état haut et bas. Lorsque le signal PWM est élevé, le moteur tourne, sinon, le moteur est à l’arrêt.
Le rapport cyclique du signal PWM contrôle la vitesse du moteur du ventilateur. Le moteur sera alimenté en 12 V tout au long, cependant, le cycle de service du signal PWM décide de la durée de fonctionnement du ventilateur ou non. Un rapport cyclique de 40% maintient le ventilateur allumé pendant 40% de la durée totale du signal PWM, et l’autre 60% du temps, il restera éteint. La variation de vitesse des ventilateurs de refroidissement est comprise entre 30 et 100% de la vitesse nominale, la technique PWM et la vitesse minimale atteinte par les ventilateurs PWM étant beaucoup plus faibles que les ventilateurs CC. Le châssis et la température du processeur sont les deux facteurs qui influencent la vitesse des ventilateurs de refroidissement. Les nouvelles avancées technologiques ont apporté des ventilateurs PWM contrôlés par micrologiciels et logiciels, où la vitesse est contrôlée en fonction de la température du processeur ou du boîtier. Les ventilateurs PWM sont généralement considérés comme des refroidisseurs de CPU avec une consommation d’énergie plus élevée.
Comparaison entre les ventilateurs DC et les ventilateurs PWM
Si vous souhaitez implémenter des ventilateurs PWM ou des ventilateurs DC pour contrôler la vitesse du ventilateur de refroidissement de votre ordinateur, les outils de conception et d’analyse de circuits imprimés de Cadence peuvent vous aider. Le logiciel OrCAD de Cadence peut vous donner une vision plus large du contrôle de la tension continue ou du contrôle du cycle de service. Si vous souhaitez en savoir plus sur la façon dont Cadence a la solution pour vous, parlez-en à nous et à notre équipe d’experts.