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Hobby-Bastler(R)

14.04.2020,
17:15
(editiert von Hobby-Bastler
am 14.04.2020 um 17:18)
 

Verständnisfragen zu 4-Pol PWM-Lüftern (Computertechnik)

Hallo zusammen,

da dies mein erster Beitrag hier ist, möchte ich mich gleich zu Beginn bei euch für die vielen guten Erläuterungen und Anregungen bedanken, die man im Elektronik Kompendium inkl. dem Forum so bekommt. Auf der Suche nach offenen Fragen zur Elektronik und Elektrotechnik schaue ich hier immer gerne vorbei.

Zu mir, ich bin ein Hobby-Bastler, der weder ein Elektrotechnik Studium absolviert hat, noch eine handwerkliche Ausbildung oder gar KFZ-Ausbildung. Doch beeinflußt durch meine Kindheit, habe ich schon immer an allem mit basteln dürfen und so war es bei uns einfach normal Reparaturen am Haus, dem Auto oder dem Radio selber durchzuführen. Ich sehe mich daher eher als Autodidakt und lerne durch die Schwierigkeiten beim Basteln am meisten dazu.

In diesem Sinne zu meinem Anliegen, welches ich noch nicht vollumfänglich verstehe.

Ich habe mir vor einer Weile einen Laptopständer mit drei 120mm be quite! Pure Wings 2 Lüftern (3-Pol) modifiziert, die ich an GND und +12V mit einem einfachen PWM-Regler betrieben habe. Alles hat wie gewünscht funktioniert, nun habe ich vor kurzem die Lüfter durch drei Noctua NF-A12x25 PWM (4-Pol) ausgetauscht, die ich ebenfalls mit dem PWM-Regler an schwarz (GND) und gelb (+12V) betrieben habe. Jedoch mögen diese meinen PWM-Regler nicht, zumindest so wie ich ihn angeschlossen habe. Bei geringen Drehzahlen klackern die Lüfter leicht und halten keine konstante Drehzahl. Auch das Hochregeln erfolgt nicht linear, sondern die Lüfter hüpfen recht schnell auf hohe Drehzahlen.

Ich hatte mir gedacht, ich kann das PWM-Signal genauso wie das RPM Signal getrost ignorieren, jedoch ist dem wohl nicht so. Da sind die 4-Poligen Lüftermotoren mit ihrer Elektronik wohl doch anders aufgebaut.

Folgende nützliche Dokumente habe ich hierzu bereits gefunden, ohne dabei meine Fragen völlig zu beantworten.
- Noctuas White Paper zur PWM Spezifikation: https://noctua.at/media/wysiwyg/Noctua_PWM_specifications_white_paper.pdf
- Intels Spezifikation zu PWM gesteuerten Lüftern: https://folk.uio.no/kyrrens/diverse/viftekontroller/developer-specs-REV1_2_Public.pdf

Nun zu meinen Fragen:
1) Erwarten die 4-poligen PWM Lüfter ein konstanten 12 Volt Gleichstrom auf gelb und die interne Elektronik wird nur über die 5 Volt PWM auf blau angesteuert?
2) Warum laufen meine 4-poligen PWM Lüfter dann ohne ein Signal auf der blauen Ader?
3) Und mir erschießt sich noch nicht der Vorteil, nicht direkt auf der gelben Ader die 12 Volt per PWM zu regeln. Liegt die 4-polige Spezifikation hier in einer Abwärtskompatibilität zu den klassischerweise spannungsgeregelten 3-Pol Lüftern?
4) Ggf. liegt der unruhige und klackernde Lauf bei niedrigen Drehzahlen auch nur daran, daß mein PWM Regler mit 20kHz arbeitet und nicht mit den spezifizierten 21-28kHz? Denn auf dem Markt findet man viele PWM Lüftersteuerungen, die ebenfalls nur mit zwei Adern arbeiten.


Vielen Dank schon einmal für eure Antworten.
Der Hobby-Bastler

xy(R)

E-Mail

14.04.2020,
20:30

@ Hobby-Bastler

Verständnisfragen zu 4-Pol PWM-Lüftern

» 1) Erwarten die 4-poligen PWM Lüfter ein konstanten 12 Volt Gleichstrom auf
» gelb und die interne Elektronik wird nur über die 5 Volt PWM auf blau
» angesteuert?

Ja.


» 2) Warum laufen meine 4-poligen PWM Lüfter dann ohne ein Signal auf der
» blauen Ader?

Weil offene blaue Ader volle Drehzahl bedeutet.


» 3) Und mir erschießt sich noch nicht der Vorteil, nicht direkt auf der
» gelben Ader die 12 Volt per PWM zu regeln. Liegt die 4-polige Spezifikation
» hier in einer Abwärtskompatibilität zu den klassischerweise
» spannungsgeregelten 3-Pol Lüftern?

Einfach die Versorgungsspannung per PWM zu verringern klappt nicht wirklich.


» 4) Ggf. liegt der unruhige und klackernde Lauf bei niedrigen Drehzahlen
» auch nur daran, daß mein PWM Regler mit 20kHz arbeitet und nicht mit den
» spezifizierten 21-28kHz?

Die geringe Abweichung wird noch keine Probleme machen.


» Denn auf dem Markt findet man viele PWM
» Lüftersteuerungen, die ebenfalls nur mit zwei Adern arbeiten.

Man findet viel Mist.

Hartwig(R)

14.04.2020,
20:55

@ Hobby-Bastler

Verständnisfragen zu 4-Pol PWM-Lüftern

» Hallo zusammen,
Hallo,
» Nun zu meinen Fragen:
» 1) Erwarten die 4-poligen PWM Lüfter ein konstanten 12 Volt Gleichstrom auf
» gelb und die interne Elektronik wird nur über die 5 Volt PWM auf blau
» angesteuert?

ja, genaugenommen Gleichspannung 12V als Versorgung und 5V Signalpegel (max. 5,25Vabsolutes Maximum!!) als PWM STeuersignal

» 2) Warum laufen meine 4-poligen PWM Lüfter dann ohne ein Signal auf der
» blauen Ader?
da hängt davon ab, was der PWM-Eingang macht, wenn kein Signal anliegt. Ich hab da jetzt nicht in die Specs geschaut, aber der Eingang kann unbeschaltet auf "high" liegen.
Zitat DB "The signal is not inverted, 100% PWM duty cycle (= 5V DC) results in maximum fan speed." und "External pull-up is not necessary as the signal is pulled up to 3,3V/5V inside the fan."
» 3) Und mir erschießt sich noch nicht der Vorteil, nicht direkt auf der
» gelben Ader die 12 Volt per PWM zu regeln.

Das PWM-Signal kommt meistens aus einer Logik, eben 3V oder 5Vmax. Je nach System kann das Vorteile haben.

diese Lüfter haben eine eingebaute Steuerung, die es nicht mag, auf der Versorgungsspannung mit einem PWM-Signal geärgert zu werden. Du bietest der integrierten Elektronik quasi eine zerhackte Gleichspannung als Versorgung an....

» Liegt die 4-polige Spezifikation
» hier in einer Abwärtskompatibilität zu den klassischerweise
» spannungsgeregelten 3-Pol Lüftern?

GND - Versorgungsspannung und Tachosignal. Wenn die Spannungen und PWM Frequenzen stimmen, braucht man für die 4-Leiter Lüfter das PWM-Signal mit max. 5V, nur Signal, keine Versorgungsleistung. Dann sind zwingend je nach Typ 5V, 12V oder 24V Gleichspannung ohne PWM erforderlich.

» 4) Ggf. liegt der unruhige und klackernde Lauf bei niedrigen Drehzahlen
» auch nur daran, daß mein PWM Regler mit 20kHz arbeitet und nicht mit den
» spezifizierten 21-28kHz? Denn auf dem Markt findet man viele PWM
» Lüftersteuerungen, die ebenfalls nur mit zwei Adern arbeiten.

ersteres eher nicht, wie zuvor gesagt, ist das ein anderes Konzept. 25kHz wären vorgegeben, 20kHz liegt da schon etwas daneben, aber könnte wohl noch gehen. Die genannten PWM-Steuerungen sind ja meist für Lüfter gedacht, die keine eigene PWM-Ansteurung haben. Wobei man das PWM-Signal ja für diese Lüfter nutzen kann, so die Spezifikationen übereinstimmen, nur braucht man dann eben zusätzlich die Versorgungsspannung.

Grüße
Hartwig