網頁設計我們在研究散熱器和電扇的時辰往往會講到PWM，而且許多時辰支持PWM的產品會比不撐持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已是一個很普遍的存在。但是PWM是什麼？PWM為什麼會那麼主要？我們相信許多玩家可能連「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中仿佛無處不在，看著有點臉熟但實際上還是很陌生的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，主要由兩個組成部門來進行定義，別離是占空比和頻率，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間的百分比，而頻率則代表著PWM旌旗燈號完成一個周期的速度，也就是決定旌旗燈號在高低電平狀況之間的切換速度。
圖片源自National Instruments
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今朝PWM已被普遍利用在各類節制系統中，稀奇是各類摹擬電路的節制，大都離不開PWM信號。可能各人對此會感應疑惑，PWM既然是一種數位訊號，那怎麼會用在模擬電路的節制上呢？現實上PWM很大水平上就是為了實現模擬電路數字化控制而降生的，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的摹擬信號，那麼我們就可以將這個數位訊號以PWM占空比60%的體例進行輸出，也就是說一個信號周期內有60%的時候輸出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，那麼我們將取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節制摹擬電路的首要緣由。
以往摹擬電路的精確節制常常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。比擬之下經由過程PWM這種數位訊號來節制摹擬電路，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，是以PWM很快就成為了今朝一種主流的電路節制模式，直流電機、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上也是如斯，PC主板、顯卡都採用了PWM進行供電控制，散熱風扇也普遍利用PWM手藝，PC電源裡面也少不了PWM的身影。
散熱電扇的PWM手藝
常見的散熱風扇調速有兩種，離別是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電扇上的電壓來進行轉速節制。而控制電扇電壓的體例有許多種，對照直接的方式就是外接電阻來進行分壓，例如各種風扇減速線採用的就是這個體式格局。不外這種電壓節制方式也有一個很明顯的瑕玷，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，更多的多是因為其啟動電壓至少為7V，只加載6V的話會電壓不足而無法啟動，是以想要精準地節制電扇的轉速，直接調劑風扇的輸入電壓往往不是一個幻想選擇。
撐持PWM調速的風扇都採用4pin接口
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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，只是其顯露出來的是「等效電壓」而非「現實電壓」。由於PWM是經由過程占空比來調整輸出旌旗燈號的電平高低，因此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分歧，簡單來講就是電扇上固然加載的是等效6V的電壓，但其現實上是占空比為50%的12V電壓，這個時辰電扇就不存在「啟動電壓」的問題了，而且電扇轉速與PWM的占空比基本呈線性關係，這使得風扇轉速的節制變得十分簡單。
固然了這個PWM信號並非作為驅動風扇的電源利用，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控制的電扇除有供電、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，有部門主板也在電扇接口上加入了PWM控制模塊，經由過程PWM來節制電扇的輸入電壓，讓3pin接口的電扇也能實現近乎線性的轉速節制。不外這類設置裝備擺設根基上只有中高端主板才會享用，真正普及的仍然是直接撐持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，可是就供電所用的手藝來講卻是大同小異，PC電源是通過各類拓撲架構和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電源的供電經由過程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供電節制手藝。
PC電源中的PWM控制晶片
PWM控制電壓的手藝放在什麼硬體上都是一樣的，就是經由過程節制占空比來節制「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，是以低速的PWM不合適用在供電控制上。今朝業內遍及做法是，電源的PWM控制需要利用不低於20kHz的頻率，建議是利用200kHz或以上的，因為越高的頻率越有利於調劑的響應速度。
電壓控制型PWM
固然用在供電上的PWM控制比起風扇上的明顯會複雜很多，因為供電電路面臨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節制就不但要斟酌裝備的輸入電壓，還要斟酌到輸入電流。供電電路所用的PWM節制大體上可以分為電壓節制型PWM和電流節制型PWM，前者是經由過程電壓反饋線路比較基準電壓和現實輸出電壓，然後經由過程調劑PWM的占空比來穩定輸出電壓。這類電路的構成對照簡單，然則用在供電電路中會有一個較著的瑕玷，那就是由於現實電路中常常會存在電容和電感等元件，電流與電壓的變化會紛歧致，對於低功耗、低響應需求的電路來說還問題不大，可是對於高功耗和動態轉變雄厚的電路來講，電壓節制型PWM常常不克不及馬上響應設備對供電轉變的需求，從而導致電路不不亂，沒法正常工作。
