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우리는 라디에이터와 팬을 연구 할 때 PWM에 대해 자주 이야기하며, 대부분의 경우 PWM을 지원하는 제품은 그렇지 않은 제품보다 더 발전합니다. 마더 보드, 그래픽 카드 및 전원 공급 장치 평가에서 PWM 제어 칩도 언급되며, 분명히 PWM은 이미 PC에서 매우 일반적인 존재입니다. 하지만 PWM이란 무엇입니까? PWM이 왜 그렇게 중요한가요? 우리는 많은 플레이어가 "알고"는 말할 것도없고 "알지도"못할 수도 있다고 믿습니다. 이런 이유로 오늘의 슈퍼 파워 클래스에서는 PWM에 대한 2 ~ 3 가지를 살펴보고 PC에서 유비쿼터스처럼 보이는 신성한 PWM이 낯설지만 실제로는 여전히 매우 이상합니다.


마더보드의 PWM 전원 공급 제어 칩

PWM이란 무엇입니까?

PWM의 전체 이름은 펄스 폭 변조, 즉 펄스 폭 변조입니다. 그 본질은 주로 듀티 사이클과 주파수라는 두 가지 구성 요소로 정의되는 디지털 신호입니다. 듀티 사이클은 높은 전압을 나타냅니다. 플랫 상태에서 시간의 양은 전체 사이클 시간의 백분율을 차지하고 주파수는 PWM 신호가 사이클을 완료하는 속도를 나타내며 하이 상태와 로우 상태 사이의 신호 스위칭 속도를 결정합니다.


이미지 제공 : National Instruments

현재 PWM은 다양한 제어 시스템, 특히 다양한 아날로그 회로의 제어에서 널리 사용되고 있으며 대부분은 PWM 신호와 분리 할 수 ​​없습니다. PWM은 디지털 신호이기 때문에 어떻게 아날로그 회로를 제어 할 수 있습니까? 실제로 PWM은 아날로그 회로의 디지털 제어를 실현하기 위해 크게 탄생했습니다. 예를 들어 보겠습니다. 디지털 신호 소스의 하이 레벨이 5V이고 로우 레벨이 0V 일 때이 디지털을 사용하려면 신호 소스 출력은 3V 아날로그 신호와 동일합니다. 그러면 60 %의 PWM 듀티 사이클로이 디지털 신호를 출력 할 수 있습니다. 즉, 신호주기에서 5V를 출력하는 시간의 60 %가 있고 나머지 40 %는 % 시간 출력 0V, 이때 신호주기가 충분히 짧은, 즉 PWM 주파수가 충분히 빠르면 출력 레벨이 무한히 5V * 60 % = 3V에 가까운 신호 소스를 얻을 수 있습니다. 이것이 PWM을 디지털 신호로 제어 할 수있는 방법이며 아날로그 회로의 주된 이유입니다.

과거에는 아날로그 회로를 정밀하게 제어하기 위해 상대적으로 대규모 회로가 필요한 경우가 많았습니다.이 회로는 부피가 클뿐만 아니라 전력 소비와 발열도 적지 않았습니다. 반면 PWM과 같은 디지털 신호를 사용하여 아날로그 회로를 제어하면 정확도를 확보 할 수있을뿐만 아니라 제어 회로의 볼륨과 전력 소비를 효과적으로 줄일 수 있으므로 현재 PWM은 빠르게 주류 회로 제어 모드가되었습니다. 모터, 밸브, 유압 시스템, 전원 공급 장치 등 다양한 분야에서 PWM을 볼 수 있습니다. PC에서도 마찬가지입니다. PC 마더 보드와 그래픽 카드는 모두 전원 공급 제어를 위해 PWM을 사용합니다. 냉각 팬도 PWM 기술에 널리 사용됩니다. PC 전원 공급 장치 PWM의 수치도 필수 불가결합니다.

냉각 팬의 PWM 기술

냉각 팬의 일반적인 속도 제어에는 DC 속도 제어와 PWM 속도 제어가 있습니다 .DC 속도 제어는 전압 속도 제어라고도 할 수 있습니다. 간단히 말하면 팬에 부하되는 전압을 직접 조정하여 속도를 제어하는 ​​것입니다. 팬 전압을 제어하는 ​​방법은 여러 가지가 있으며보다 직접적인 방법은 외부 저항으로 전압을 나누는 방법으로 다양한 팬 감속 라인에서 사용됩니다. 그러나이 전압 제어 방법은 또한 명백한 단점이 있습니다. 즉, 팬 속도가 전압과 선형 적이 지 않을 수 있습니다. 예를 들어 팬의 공칭 전압은 12V입니다. 6V 만 제공하면 속도가되지 않을 수 있습니다. 반. 시동 전압이 7V 이상일 가능성이 높습니다. 6V 만로드하면 전압이 부족하여 시동이 불가능합니다. 따라서 팬의 속도를 정확하게 제어하려면 팬의 입력 전압을 직접 조정하는 것이 좋습니다. 종종 이상적인 선택이 아닙니다.


PWM 속도 조절을 지원하는 팬은 모두 4 핀 인터페이스를 사용합니다.

PWM 제어를 사용하는 팬은 위와 같은 문제가 없지만 원칙적으로 팬이 사용하는 PWM 속도 조절은 전압 속도 조절로 볼 수 있지만 "실제 전압"이 아닌 "등가 전압"을 나타냅니다. PWM은 듀티 사이클을 통해 출력 신호의 레벨을 조정하기 때문에 팬 전압으로 변환 할 때 12V와 0V 사이의 차이 만 있지만 전원 켜기 시간의 길이는 다릅니다. a wait 6V의 전압에 효과적이지만 실제로는 듀티 사이클이 50 % 인 12V 전압입니다. 이때 팬은 "시작 전압"문제가 없으며 팬 속도와 PWM 듀티 사이클은 다음과 같습니다. 기본적으로 선형이므로 팬 속도 제어가 매우 간단 해집니다.

물론이 PWM 신호는 팬을 구동하기위한 전원으로 사용되는 것이 아니라 팬의 입력 제어를 실현하기 위해 팬 내부의 트랜지스터 또는 MosFET를 구동하는 데 사용되기 때문에 PWM 제어를 지원하는 팬은 3 개의 전선이 있습니다. 전원 공급, 감지 및 접지 용., 추가 PWM 제어 라인이 있습니다. 팬 속도의 PWM 제어에서 영감을 얻은 일부 마더 보드는 PWM 제어 모듈을 팬 인터페이스에 추가하여 PWM을 통해 팬의 입력 전압을 제어하므로 3 핀 인터페이스가있는 팬도 거의 선형 속도 제어를 달성 할 수 있습니다. 그러나이 구성은 기본적으로 중-고급 마더 보드에서만 즐길 수 있으며 PWM 제어를 직접 지원하는 4 핀 팬 인터페이스는 여전히 인기가 있습니다.

전원 회로의 PWM 기술

마더 보드, 그래픽 카드 및 PC 전원 공급 장치는 완전히 다른 세 가지 하드웨어이지만 전원 공급 장치에 사용되는 기술은 비슷합니다 .PC 전원 공급 장치는 다양한 토폴로지와 PWM 기술을 사용하여 주 전원의 AC 출력을 12V, 5V, 3.3V로 변경합니다. , -12V 및 기타 다른 출력 전압, 마더 보드 및 그래픽 카드는 PWM 기술을 사용하여 PC의 전원 공급 장치를 CPU 및 GPU와 같은 칩에 필요한 전압 및 전류로 변환하므로 현재 마더 보드, 그래픽 카드 및 PC 전원 공급 장치는 기본적으로 모두 적용된 PWM 전원 공급 제어 기술입니다.


PC 전원 공급 장치의 PWM 제어 칩

PWM 제어 전압 기술은 듀티 사이클을 제어하여 "등가 전압"을 제어하는 ​​모든 하드웨어에서 동일합니다. 그래픽 카드, 마더 보드 및 PC 전원 공급 장치의 경우도 마찬가지이지만, 부하가 높은 전압 및 전류 안정성을 필요로하기 때문에 저속 PWM은 전원 공급 장치 제어에 적합하지 않습니다. 업계의 현재 일반적인 관행 은 전원 공급 장치의 PWM 제어가 20kHz 이상의 주파수를 사용해야한다는 것이며, 주파수가 높을수록 응답 속도가 더 좋기 때문에 200kHz 이상을 사용하는 것이 좋습니다. 조정.


전압 제어 PWM

물론 전원 공급 장치에 사용되는 PWM 제어는 분명히 팬보다 훨씬 더 복잡합니다. 대부분의 전원 공급 장치 회로는 정전압 및 동적 전류의 부하에 직면하기 때문에 전원 공급 장치에 사용되는 PWM 제어는 전압, 입력 전류도 고려하십시오. 전원 회로에서 사용하는 PWM 제어는 크게 전압 제어 PWM과 전류 제어 PWM으로 나눌 수 있는데, 전자는 전압 피드백 회로를 통해 기준 전압과 실제 출력 전압을 비교 한 후,이를 조정하여 출력 전압을 안정화시킨다. PWM의 듀티 사이클. 이 회로의 구성은 비교적 간단하지만 전원 회로에 사용하면 명백한 단점이 있습니다. 즉, 실제 회로에 커패시터 및 인덕턴스와 같은 구성 요소가 자주 있기 때문에 전류 및 전압 변화가 일관되지 않습니다. 수요에 반응하는 회로는 큰 문제는 아니지만 전력 소비가 높고 동적 변화가 많은 회로의 경우 전압 제어 PWM은 종종 장비의 전원 공급 변경 수요에 즉시 반응하지 못하여 회로가 불안정 해지고 정상적으로 작동하지 못합니다. .


전류 제어 유형 PWM

전류 제어 PWM은 전압 제어 PWM의 단점을 보완하기 위해 개발되었습니다. 전류 제어 PWM의 기본 구성은 전압 제어 PWM을 기반으로 전류 피드백 회로 세트를 추가하여 이중을 형성하는 것입니다. 이러한 방식으로 회로의 전압 또는 전류가 변경 되더라도 PWM 듀티 사이클 조정을 트리거하여 전체 회로의 응답 속도를 크게 향상시켜 전압 조정 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 전원 공급 및 시스템의 안정성을 향상시킵니다.

따라서 그래픽 카드, 마더 보드 및 전원 공급 장치의 현재 PWM 전원 공급 장치 제어의 대부분은 전류 제어 PWM입니다. 전압 제어 PWM에 비해 회로 구성이 약간 더 복잡하지만 전체 비용은 높지만 안정성은 높습니다. 전원의 응답 속도가 더 중요합니다. 물론 전원 회로의 성능은 PWM에 의해서만 결정되는 것이 아니라 좋은 PWM 제어 칩을 사용하면 안정적인 전원 공급을 할 수 있다는 의미는 아니며 MosFET, 커패시터, 인덕터 등의 구성 요소는 다음과 같습니다. 또한 중요하지만 이것들은 모두 이후입니다. 관심있는 학생들은 수업 기사에 계속 관심을 기울일 수 있습니다.


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