我們在研究散熱器和電扇的時辰常常會講到PWM，並且良多時辰撐持PWM的產品會比不撐持PWM的顯得更高級一些。網頁設計而在主板、顯卡還有電源評測中也會提到有PWM控制晶片，明顯對於PC來講PWM已是一個很遍及的存在。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中似乎無處不在，看著有點臉熟但現實上照樣很生疏的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，其本質是一種數位訊號，首要由兩個構成部份來進行定義，離別是占空比和頻率，個中占空比值得是旌旗燈號為高電平狀況的時間量占有總周期時候的百分比，而頻率則代表著PWM旌旗燈號完成一個周期的速度，也就是決議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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目前PWM已被廣泛利用在各類節制系統中，迥殊是各類摹擬電路的節制，多數離不開PWM信號。可能大師對此會感應迷惑，PWM既然是一種數位訊號，那怎麼會用在模擬電路的控制上呢？現實上PWM很大程度上就是為了實現模擬電路數字化節制而降生的，我們無妨舉例申明，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的摹擬旌旗燈號，那麼我們就能夠將這個數位訊號以PWM占空比60%的方式進行輸出，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，此時只要旌旗燈號周期足夠短，也就是PWM頻率足夠快，那麼我們將獲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能夠以數位訊號的身份控制摹擬電路的首要緣由。
以往摹擬電路的切確控制常常需要一個相對大規模的電路，不但粗笨並且功耗與發熱都不低。比擬之下經由過程PWM這類數位訊號來節制摹擬電路，既可以確保精準度，又可以有用降低節制電路的體積與功耗，因此PWM很快就成為了今朝一種主流的電路節制模式，直流機電、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，散熱電扇也廣泛利用PWM手藝，PC電源裡面也少不了PWM的身影。
散熱風扇的PWM手藝
常見的散熱電扇調速有兩種，分別是DC調速和PWM調速，個中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風扇上的電壓來進行轉速控制。而節制電扇電壓的體式格局有很多種，對照直接的體式格局就是外接電阻來進行分壓，例如各類電扇減速線採用的就是這個體式格局。不過這種電壓節制體例也有一個很顯著的缺點，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最少為7V，只加載6V的話會電壓不足而沒法啟動，是以想要精準地節制電扇的轉速，直接調劑電扇的輸入電壓常常不是一個幻想選擇。
撐持PWM調速的電扇都採用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，只是其表示出來的是「等效電壓」而非「現實電壓」。由於PWM是通過占空比來調整輸出旌旗燈號的電平凹凸，因此轉換為電扇電壓時也就只有12V和0V的區分，只是通電時間長短有所分歧，簡單來說就是風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，這個時刻風扇就不存在「啟動電壓」的問題了，並且電扇轉速與PWM的占空比根基呈線性關係，這使得電扇轉速的節制變得極度簡單。
固然了這個PWM旌旗燈號並不是作為驅動電扇的電源利用，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，是以撐持PWM節制的風扇除有供電、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，有部分主板也在電扇接口上插足了PWM控制模塊，通過PWM來控制電扇的輸入電壓，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，真正普及的依然是直接撐持PWM節制的4pin電扇接口。
供電電路的PWM手藝
主板、顯卡和PC電源雖然是三個截然不同的硬體，但是就供電所用的手藝來說倒是大同小異，PC電源是經由過程各類拓撲架構和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電源的供電通過PWM技術改變為CPU和GPU等晶片所需要的電壓和電流，因此目前主板、顯卡和PC電源基本上都運用了PWM供電節制手藝。
PC電源中的PWM控制晶片
PWM節制電壓的手藝放在什麼硬體上都是一樣的，就是通過節制占空比來節制「等效電壓」。顯卡、主板和PC電源上的天然也是如此，只是由於它們所帶的負載對電壓和電流的穩定度要求很高，是以低速的PWM不合適用在供電控制上。目前業內遍及做法是，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益於調劑的響應速度。
電壓節制型PWM
固然用在供電上的PWM節制比起風扇上的明顯會複雜很多，因為供電電路面對的大大都是恆定電壓、動態電流的負載，因此用在供電上的PWM節制就不但要考慮裝備的輸入電壓，還要考慮到輸入電流。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，前者是通過電壓反饋線路對比基準電壓和現實輸出電壓，然後經由過程調劑PWM的占空比來不變輸出電壓。這種電路的構成比力簡單，但是用在供電電路中會有一個明顯的弱點，那就是由於現實電路中往往會存在電容和電感等元件，電流與電壓的轉變會不一致，對於低功耗、低響應需求的電路來講還問題不大，然則對於高功耗和動態轉變豐碩的電路來說，電壓節制型PWM往往不能立地響應裝備對供電變化的需求，從而導致電路不不亂，無法正常工作。
電流節制型PWM
而電流控制型PWM就是為了彌補電壓節制型PWM的缺點而發展起來的，根基構成來講，電流節制型PWM就是在電壓控制型PWM的根本上增添了一組電流反饋線路，構成雙閉環控制，這樣不管電路中的電壓還是電流産生了變化，都會觸發PWM的占空比調劑，使得整個電路的響應速度有了很大的提拔，可以有用改良供電的電壓調劑率，加強系統穩定性。
是以今朝顯卡、主板和電源上的PWM供電控制大部門都是電流節制型PWM，其相比電壓控制型PWM固然在電路構成上要略微複雜，整體本錢也更高，然則換回來供電不變性和供電響應速度明顯更為主要。當然供電電路的性能也不單單是有PWM來決議的，並非說你用的PWM節制晶片好就可以有不亂的供電，包羅MosFET、電容、電感等構成部分也一樣重要。
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