技术资讯 | 什么是 4 针 PWM 接头，其工作原理是什么？
本文要点
了解 4 针 pwm 接头的基本知识
了解 4 针 pwm 风扇的工作原理
了解设计 4 针 pwm 风扇控制器需要什么
什么是 4 针 pwm 接头？
4 针 pwm 接头连接到电脑风扇的连接器。要理解其存在的原因，我们需要重温一下 pwm 到底是什么。
脉宽调制
pwm 代表脉宽调制（pulse width modulation），这是一种改变周期性数字脉冲占空比的技术。
pwm 通常用于将数字值转换为模拟电压，方法是发送具有占空比的脉冲，从而产生所需的模拟电压。通过改变高电平有效状态的间隔，pwm 还可以用于将信息编码到载波脉冲中的应用。在控制设备中可以发现 pwm，包括伺服电机、调光器、蜂鸣器，或作为一个电信编码器。
一些冷却风扇由 4 针 pwm 驱动。
那么，为什么主板上会有 4 针 pwm 接头呢？
原因很简单：4 针 pwm 接头用于控制连接到机箱的冷却风扇。大多数现代主板都可能配备这样的接头，它连接到一个支持 pwm 的 bldc 风扇。在下文中，我们将探索其工作原理。
4 针 pwm 风扇的工作原理
pwm 可以用作电压控制的一种形式，这正是它对 pwm 风扇所起的作用。风扇根据通过 pwm 控制引脚提供的电压旋转。这样也可以为主板的热管理提供更好、更智能控制。
cpu 和 gpu 因产生热量而臭名昭著。然而，它们并不总是在其极限下运行。众所周知，全速旋转的冷却风扇噪音很大。因此，pwm 用于根据 cpu 或 gpu 的使用来控制风扇的速度。
4 针 pwm 风扇由不同占空比的脉冲驱动。
这就把我们带到了下一个问题。既然 3 针接头就可以了，为什么我们还需要 4 针 pwm 连接？
4 针 pwm 风扇不仅仅是主板的 3 针电源、接地和信号连接，它还有第四根线，从内置转速表传感器向主板提供反馈。这种反馈对主板非常有用，因为它会告诉主板风扇是否以所需的速度运行。如果主板温度升高而没有及时发现，导致风扇出现故障，这是十分危险的，因为过热会损坏内部器件。
设计 4 针 pwm 风扇控制器
如果我们的任务是设计一个 4 针 pwm 风扇控制器，那么这项工作其实很简单，因为我们可以找到内置 pwm 模块的微控制器。内置 pwm 模块免去了编写代码来仿真软件 pwm 的麻烦，而这一麻烦是乏味且具有挑战性的。
大多数 4 针 pwm 风扇需要 25 khz 频率的信号，这应该在大多数低端微控制器的能力范围内。至于控制风扇的速度，只需将所需的值写入 pwm 寄存器即可。此外，我们还需要一个中断触发的输入引脚，以便可以检测到转速表反馈，从而相应地调整风扇速度。
带有 pwm 模块的微控制器可用于 pwm 风扇控制。
对于 pcb 设计人员来说，pwm 并不特别具有挑战性，但仍应谨慎行事，使模拟信号远离 pwm 走线。千万别冒险将噪声从 pwm 信号耦合到相邻的模拟走线。
如果我们使用了高质量的 pcb 设计软件，那么在进行 pcb layout 时，可以设置清晰的设计规则。同时，我们也可以使用 inspectar 软件，利用增强现实（ar）技术以交互性的方式评估和改进 pcb 设计过程，轻松准确地进行 pcb 检查、调试、返工和组装。
上图显示了在 inspectar 软件中通过 ar 技术叠加在实体 pcb上的网络。利用ar技术，工程师或制造技术人员可以在制造过程中的任何时候将单个器件、走线、子电路或整个电路板与设计规格进行比较，并随时查看技术手册、添加留言、注释。
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大多数 4 针 pwm 风扇需要 25 khz 频率的信号，这应该在大多数低端微控制器的能力范围内。至于控制风扇的速度，只需将所需的值写入 pwm 寄存器即可。此外，我们还需要一个中断触发的输入引脚，以便可以检测到转速表反馈，从而相应地调整风扇速度。
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