¿Por qué un ventilador de computadora con control de velocidad requiere 4 pines?

Un ventilador de computadora "estándar" tiene dos pines; uno para poder, uno para tierra. Un ventilador de tres pines agrega un pin adicional utilizado para la señal del sensor de efecto hall. Un ventilador de velocidad controlada generalmente usa un conector de cuatro clavijas, y se conoce comúnmente como un ventilador "PWM".

Tengo entendido que cualquier motor de CC puede funcionar con PWM en lugar de una señal constante, por lo que estoy confundido por qué existe la necesidad de un pin adicional para la señal PWM. ¿Se alimenta la señal PWM a un MOSFET o algún componente de conmutación similar en el propio ventilador para controlar la velocidad del ventilador?

Si bien la afirmación de que "cualquier motor de CC se puede conducir con PWM" es ampliamente correcta * si el motor real está controlado por PWM, en una implementación dada, el motor puede estar oculto detrás de un controlador interno, y este es el caso para la gran mayoría de dispositivos que utilizan BLDCM pequeños (motores de CC sin escobillas).

La mayoría de los ventiladores modernos pequeños usan BLDCM.
En un BLDCM, la velocidad del motor no es independiente del voltaje aplicado. Se requerirá un rango de voltajes para funcionar correctamente, pero dentro de ese rango el voltaje no tendrá esencialmente ningún efecto sobre la velocidad del motor o uno de segundo orden.

Si un sistema usa PWM para controlar la velocidad de un motor externo, se requerirá especial atención para traducir la señal de control de velocidad en un control real de la velocidad. Un BLDCM generalmente usa sensores magnéticos ** (generalmente sensores Hall) para determinar la posición del rotor y para cambiar los voltajes de manera adecuada. La electrónica puede ser tan simple como los sensores, pero generalmente hay un CI de control. Si se cambia el voltaje, el controlador generalmente intentará oponerse a cualquier cambio y mantener una velocidad constante. Una señal PWM o un nivel DC podrían usarse como una señal a un controlador con la velocidad apropiada.

• Algunos motores de CC no están demasiado interesados ​​en ser PWM debido a arreglos interesantes de bobinas de campo. Mientras que los motores de CC pequeños con escobillas en los equipos de consumo pueden usar imanes permanentes, los motores más grandes tienden a tener rotores enrollados y pueden tener campos en serie ("Motor universal" como en las aspiradoras, revoluciones hasta la muerte si no están cargados), en paralelo o en algún arreglo compuesto. Se recomienda consultar tomos secos y polvorientos y las hojas de especificaciones de los fabricantes si alguna vez considera motores PWMing "reales".

• ** Algunos controladores determinan la posición del rotor a partir de la fem inversa en devanados y pueden existir otros esquemas esotéricos. Los sensores Hall parecen ser una solución común.

La entrada PWM en un ventilador típico de computadora con control de velocidad espera una señal PWM de nivel lógico, generalmente alrededor de 20 kHz. Este tipo de ventiladores tiene un microcontrolador integrado incorporado (o hardware similar) que controla la velocidad controlando el tiempo de secuencia del motor (la mayoría de los ventiladores de PC funcionan con un motor de CC sin escobillas).

En mi experiencia, un motor BLDC no regulará su velocidad sin problemas si la entrada de CC está cortada. Si el voltaje de CC promedio es demasiado bajo, es posible que ni siquiera se inicien, o la velocidad se vuelve errática. A veces, el ventilador cambiará abruptamente de velocidad, otras veces subirá y bajará suavemente (depende del fabricante del ventilador y su lógica de control del ventilador).

(A algunos fanáticos de Delta tampoco les gusta la fluctuación excesiva en la señal PWM, al negarse a cambiar la velocidad o tomar mucho tiempo para la transición)

El pin de entrada PWM es una señal pwm de 5 voltios que activa una puerta mosfet dentro del ventilador.

Compatibilidad con versiones anteriores: el estándar de ventilador controlable de 4 pines se basa en el estándar de retroalimentación de 3 pines que se creó en el estándar de potencia de 2 pines. Es bastante común poder enchufar un ventilador de 2 o 3 pines en un conector de ventilador de 4 pines, o viceversa.