Использование нескольких вентиляторов в корпусе

Рассмотренный нами вариант нахождения рабочей точки относился к случаю, когда в системном блоке имеется всего один вентилятор, формирующий воздушный поток. В реальных корпусах для формирования воздушного потока может использоваться несколько вентиляторов. Например: вентилятор может устанавливаться на вдув на передней панели корпуса, и на выдув на задней панели. Кроме того, многие корпуса допускают параллельную установку двух вентиляторов на передней и задней панелях корпуса, а также установку вентиляторов на боковой и верхней панелях.

При всем разнообразии вариантов установки вентиляторов внутри системного блока все случаи можно свести к рассмотрению двух базовых вариантов расположения вентиляторов: параллельному и последовательному.

Технологии управления скоростью вращения вентиляторов

Как уже неоднократно отмечалось, современные производительные процессоры нуждаются в эффективной системе теплоотвода. Особенно это касается процессоров Intel, которые рассеивают более 100 Вт тепловой мощности. Однако мощные кулеры, которые используются для охлаждения процессоров, издают высокий уровень шума. Соответственно, кроме проблемы охлаждения процессоров, столь же остро стоит проблема снижения уровня шума. Идеи, заложенные в технологии энергосбережения и снижения тепловыделения, можно использовать и для снижения уровня шума систем охлаждения. Поскольку тепловыделение (а, следовательно, и температура) процессора зависит от его загрузки, а при использовании технологий энергосбережения — и от его текущей тактовой частоты и напряжения питания, в периоды слабой активности процессора он остывает. Соответственно, нет необходимости постоянно охлаждать процессор с одинаковой интенсивностью. То есть интенсивность воздушного охлаждения, определяемая скоростью вращения вентилятора кулера процессора, должна зависеть от текущей температуры процессора.

Существуют два основных способа динамического управления скоростью вращения вентиляторов, реализуемых на современных материнских платах:

• 1. управление по постоянному току (DC);
• 2. управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения (PWM).

Управление по постоянному току.

В технологии управления по постоянному току меняется уровень постоянного напряжения, подаваемого на электромотор вентилятора. Диапазон изменения напряжения может составлять от 6 до 12 В и зависит от конкретной материнской платы.

Данная схема управления скоростью вращения вентилятора достаточно проста: контроллер на материнской плате, анализируя текущее значение температуры процессора (через встроенный в процессор термодатчик), выставляет нужное значение напряжения питания вентилятора. До определенного значения температуры процессора напряжение питания минимальное а, следовательно, и вентилятор вращается на минимальных оборотах и создает минимальный уровень шума. Как только температура процессора достигает некоторого порогового значения, напряжение питания вентилятора начинает динамически меняться вплоть до максимального значения в зависимости от температуры. Соответственно меняется и скорость вращения вентилятора, и уровень создаваемого шума.

Рассмотренная технология динамического управления скоростью вращения вентилятора реализована на всех современных материнских платах (как для процессоров Intel, так и для AMD). Для ее реализации необходимо установить соответствующую схему управления в BIOS материнской платы и использовать трехконтактный вентилятор. Отметим, что большинство процессорных кулеров являются именно трехконтактными. Два контакта — это напряжение питания вентилятора, а третий контакт — это сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения вентилятора. Сигнал тахометра представляет собой прямоугольные импульсы напряжения, причем за один оборот вентилятора формируются два импульса напряжения. Зная частоту следования импульсов тахометра, можно определить скорость вращения вентилятора. Например, если частота импульсов тахометра составляет 100 Гц (100 импульсов в секунду), то скорость вращения вентилятора равна 50 об/с, или 3000 об/мин.

Управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения Альтернативной технологией динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора является широтно-импульсная модуляция (PulseWideModulation, PWM) напряжения питания вентилятора.

Идея достаточно проста: вместо того чтобы изменять амплитуду напряжения питания вентилятора, напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, меняется только их длительность. Фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора. Действительно, поскольку вентилятор обладает определенной инертностью, он не может мгновенно раскрутиться и остановиться.

Примечание: Данный тип управления поддерживается только материнскими платами для процессоров Intel.

PWM-контроллер в зависимости от текущей температуры процессора формирует последовательность импульсов напряжения с определенной скважностью. Однако это еще не импульсы напряжения, которые подаются на электродвигатель вентилятора. Последовательность импульсов, формируемая PWM-контроллером, используется для управления электронным ключом (транзистором), отвечающим за подачу напряжения (12 В) на электродвигатель.

Кулеры, поддерживающие PWM-управление, должны быть четырехконтактными. При этом два контакта необходимы для подачи напряжения 12 В, третий контакт — это сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения, а четвертый контакт используется для связи с PWM-контроллером.

Как уже отмечалось, при широтно-импульсной модуляции напряжения для изменения скорости вращения вентилятора меняется скважность импульсов, но не частота их следования. Типичная минимально возможная скважность импульсов составляет 30%, а максимально возможная — 100%, что соответствует постоянному напряжению на вентиляторе. Частота следования PWM-импульсов равна от 21 до 25 кГц (типичное значение 23 кГц), то есть в течение одной секунды вентилятор включается и отключается приблизительно 23 ООО раз!

Скважность PWM-импульсов определяется текущей температурой процессора. Если она ниже некоторого порогового значения, скважность импульсов минимальна. При этом вентилятор будет вращаться на минимальной скорости, и издавать минимальный уровень шума. При превышении температуры процессора порогового значения скважность импульсов начинает линейно меняться с температурой, увеличиваясь вплоть до 100%. Соответственно и скорость вращения вентилятора, как и уровень создаваемого им шума, будет изменяться в зависимости от температуры процессора.

В заключение отметим, что для реализации PWM-управления скоростью вращения кулера необходимо активировать данный режим управления в BIOS материнской платы.