Зачем придуманы 4-pin разъёмы кулеров?

А что именно на плюсе вашей материнке при неполных оборотах? «12V с некоторой скважностью, в форме PWM-сигнала» с частотой во много КГц? Или там всё же регулируемый уровень «в диапазоне от 4 до 12V»?

Если первое - то микросхемам вентилятора придётся постараться чтоб корректно выводить тахометр в момент отсутствия напряжения.

А если второе - то на материнке - достаточно сложная система питания.

В 3х пиновых нет полноценного ШИМ, там регулировка только напряжением по ноге штанине. 4й пин и добавили для ШИМ, чтобы регулировать не только напряжением, но и скважностью сигнала.

Т.е., по-простому: 4й пин это синхроимпульс.

По очень простому: четыре ноги лучше чем три, а хвост так вообще - шикарно.

что с чем синхронизируется и что мешает периодически отключать трёхпиновый

лимит тупых вопросов от анонимуса на сегодня исчерпан, попробуйте позже.

А что именно на плюсе вашей материнке при неполных оборотах?

Понятия не имею. У меня осциллографа нет. Я очень не верю, что там «честное» пониженное напряжение без биения. Никому не надо сглаживать такое питание, инерция мотора и крыльчатки всё прекрасно сгладит.

Тахометр как-то выводится, жалоб нет. Возможно, ШИМ прыгает не от 0 до 12, а от 1 до 12 вольт и у тахометра всегда есть разность потенциалов с нулём, а больше ему и не надо.

Да ладно. В асусовых (наверняка и на других тоже) матерях пятнадцатилетней давности можно было выбирать тип управления вентилятором напруга/шим. И все разъемы трехпиновые были.

четыре ноги лучше чем три

Простите, но так и маркетолог мог бы сказать.

Без негатива, я вслед за анонимом искренне не понимаю, что там с чем синхронизировать и какие преимущества даёт 4 провод в системе.

У меня как раз примерно такая. Не знаю насчёт режима «напряжение» (как его делать-то? линейные регуляторы либо дорогие либо греются, а ШИМ с фильтром подобен ШИМу без фильтра только с фильтром), а частота ШИМа настраивается:

$ cat pwm1_freq
23437

Где-то была подробная статься с типа «осцилограммами», что если при трёхпиновом управлении делать ШИМ, то нужно делать, чтобы в момент тахоимпульса было напряжение на вентиляторе. То есть управляющий чип должен прогнозировать когда будет следующий тахоимпусльс и подстраивать ШИМ. Если делать ШИМ не до нуля, то тогда источник питания, может, конечно, и 3,3В достаточно, а может нужно ещё ниже. Или делать сглаживание, чтобы на контакт питания (в 3-pin) приходило постоянное напряжение, например, на алике продаются регуляторы оборотов вентилятора, там дроссель, там не шим, а step down, получается.

а ШИМ с фильтром подобен ШИМу без фильтра только с фильтром

Все напряжения в компе — ШИМ с фильтром.

Но, по поводу, что на матплате 15 лет назад были все разъёмы 3-pin — что-то странное. 4-pin вентиляторы пошли вместе с 775 сокетом, это 20 лет назад. И там, такая настройка в BIOS означала, что будет или ШИМ на четвёртый контакт, или изменение напряжения на 2-контакт.

Далее, в случае 4-pin в вентилятор уезжает и транзистор с матплаты, сигнал можно прямо из чипа мультиконтроллера, и «мозги», которые могут следить, чтобы вентилятор при старте стронулся с места, и чтобы обороты были строго пропорциональны ШИМ, и, чтобы выключался, если заклинило. И за температурой воздуха следил. Бывают четырёхпиновые вентиляторы с торчащим крошечным датчиком температуры воздуха, как бы аварийный режим.

4-pin регулируется проще и экономит место на материнке. И не ограничен нагрузочной способностью транзистора на материнке — можно подать один шим сигнал на несколько вентиляторов.

Хотя, в документе от Интел https://glkinst.com/cables/cable_pics/4_Wire_PWM_Spec.pdf написано:

The introduction of 4 wire PWM controlled fans is a means to reduce the overall system acoustics. The expectation is a 4 wire PWM controlled fan when properly implemented will be significantly quieter than a similar 3 wire fan.

Но не написали, как именно.

Берем обычный трехпроводной кулер. На нём наклейка «12V». Два провода - питание, один тахометр. Он вполне себе может и не запуститься от 7 вольт без толчка.

На четырёхпроводном напряжение всегда 12 вольт. Импульса ШИМ всегда будет достаточно, чтобы провернуть его крыльчатку.

PWM пина. Зачем?

В смысле зачем? Для регулировки оборотов вентилятора без безумных костылей. В ноутах всегда так

Хотел вам написать развернутый ответ, но mky меня опередил. Его вариант более подробный чем мой потому отсылаю вас к нему.

Все напряжения в компе — ШИМ с фильтром.

Вообще-то нет. Высокочастотный ток в трансформаторе БП это не ШИМ.

Напряжение всегда 12V

PWM есть в материнке и внутри 4 пиновых вентилей

Если подключать 100 разных по типу мотора 4 пиновых вентиля к 3 пинам и менять PWM от материнки, то 1 из 100 вентиля, гипотетически, сломается-не запустится и т.п.

Поэтому, контроль перенесли в вентиль, материнка лишь шлет сигнал по четвертому пину (100%-0%), производитель вентиля сам определяет, как вентиль будет крутится. В зависимости от мотора.

Если по 4пину нет сигнала, вентиль крутится на 100% (не регулируется).

Если бы ты хоть раз попробовал подключить вентилятор с PWM к 3-пиновому (или 4-пиновому без PWM - таких было полно в прежние времена), вопросов бы не было. Если, скажем, номинальная ЧВ 1200 об/мин, то c PWM минимальные обороты могут быть, скажем, 300, а питанием ты в лучшем случае снизишь их до 600. Иначе, как тут уже писали, низкого напряжения питания тупо не хватает для того, чтобы раскрутить крыльчатку.

Но, по поводу, что на матплате 15 лет назад были все разъёмы 3-pin — что-то странное.

Они были, так сказать, «псевдо-4пиновые». Скажем, на моей старой материнке от Гигабайта все разъёмы были 4-пиновые, но реальный сигнал PWM был только на процессорном, остальные с управлением уровнем питания. И я это обнаружил, когда уже купил PWM-вентиляторы и удивлялся, а чо это они низкие обороты не держат.

Нет, на материнке и даже в самом процессоре встречаются линейные регуляторы.

Изменена логика работы кулера. В 3-х контактном встроенная электроника крутит на всю дурь которую получает в питание. Но ты не можешь сильно сбросить напряжение питания - иначе будут проблемы с конроллером карлсона. То есть 3х контактый кулер работатть на низких оборотах будет нестабильно.

В 4-х - электроника кулера питается полным напряжением, а сигнал PWM через встроеные ключи управляет только напряжением на обмотки мотора. Как результат - обороты можно снижать до практически неслышного уровня. Подстольным гробам это похрен, а вот на ноутах жизненно необходимо.

Все напряжения в компе — ШИМ с фильтром.

Вообще-то нет. Высокочастотный ток в трансформаторе БП это не ШИМ.

но ведь в импульсных БП как раз ШИМом регулируют напряжение.

сомнительно что они там много нарегулируют, все напряжения идут с одного трансформатора, если компенсировать просадку по 12в, то вместо 3.3в окажется 4+в

Ну ток и не напряжение. А как там контроллер открывает/закрывает ключи — ШИМ, ЧИМ, или ШИМ-ЧИМ — это уже казуистика, для выходного фильтра без разницы, он всё сгладит.

если компенсировать просадку

Не шарю в схемотехнике компухтеров. В БП есть опорное напряжение и на него ШИМ-контроллер ориентируется. Скорее всего все напряжения с БП поступают на регуляторы и стабилизаторы на материнской плате. Т.е. с этих 12В и 3.3В еще понижаются под нужды конкретных компонентов.

А если случаются просадки по напряжению, то ты меняешь БП на более мощный.

встречаются линейные регуляторы.

Да, а ещё на материке есть CR2032 или другой химический источник для RTC, а в ноутах ещё и аккумулятор. Так что, ладно, пусть будет не «все напряжения», а «много какие напряжения»...

просадки случаются с абсолютно любым блоком, если в нём конечно не используются сверхпроводники

Я бы не стал это так называть.

Про экономию места на материнке - мне пока кажется самым правдоподобным аргументом.

О возможности управлять одной pwm ногой целым вертолетным дивизмоном на отдельном питании я тоже думал. Правда это попахивает колхозом, ну и тахометр-то один, как этот аэрофлот контролировать? На проводах-разветвителях для кулеров нога тахометра есть только на одной из розеток.

За ответ спасибо, информативно.

Интелу незачет: «четыре ноги тише трех» - это не объяснение.

12 в на моторе там будет 1/23437 долю секунды. Ну, дольше, конечно. Но и трехпиновый pwm так мог бы, если его не фильтровать.

Я всё еще не понимаю, как перенос одного транзистора с матери в кулер решает эту проблему. Что касается твоего личного опыта, то не в том ли дело, что 2х и 3х пиновый кулер за 300 руб чисто механически хуже, чем 4х пиновый за 900р?

У меня в бесперебойнике кулер был на линейном регуляторе. Я узнал об этом, когда этот регулятор отпаял сам себя.

Всё-таки ШИМ это способ закодировать (модуляция же) шириной импульсов какую-то информацию (в случае с вентиляторами - информацию о процентах потребляемой мощности от максимума), а в БП импульсный генератор нужен только чтобы максимально эффективно перегонять энергию, никакую информацию он своим потребителям не сообщает, там тупо конденсатор который заряжается до амплитуды.

ШИМ управление требует очень дорого преобразователя, который может точно менять длительность импульса.

для удешевления схем и требований к железу в большинстве БП микрух и схем используют импульсно-кодовую модуляцию в которой выходная мощность регулируется не шириной каждого импульса а отношение длительностей пачки импульсов и паузы между ними. получается дешево и крайне эффективно.

для упрощения везде используется название «широтно-импульсный» хотя это не верно :)

Нельзя регулировать например гидродинамический винтель обычным понижением энергии. У него электроника правильно регулировать должна обороты, и напряжение должнобыть достаточным. 4пин сделали с учётом совместимости старых и новых типов винтелей которых нет в продаже, распиновка в этом маркетинге и отсутствии оных не виновата никак.

Я видел колхоз такой: Есть 4пин винтели и есть кнопка-переключатель на корпусе ПК, и когда замыкаешь цепь кнопкой на корпусе, то транзисторы выключают цепи на шим регуляторе и винтели раскручиваются на 100%, потому что если нет шим то это полная скорость, мне понравилось, но в магазе не видел.

И как тогда правильно называть микросхемы, которые все называют ШИМ-контроллер? Которые в разнообразных DC-DC преобразователях, что компьютерный БП, что светодиодный фонарик?

называют обыватели как угодно :)
правильно называть «контроллер импульсного преобразователя питания», но это сложно.
потому говорят для упрощения «ШИМ-контроллер».
но работает контроллер не на широтно-импульсной модуляции.
инженер разберется, остальным попояс. так что пусть и останется ШИМ-контроллер :)

Для старта нужно больше энергии, это точно, ноут старый с 3пин вентелем меня запарил резкой сменой тишины на громкий вжух, при том что на ПК вентиль сзади вращался даже без подачи напряжения, просто от потока воздуха с охладителя ЦП.

Иногда обыватели читают официальную документацию. И, получается, производители врут? Только на ЛОРе знают правду? Берём микросхему UC3842, открываем к ней pdf от Ti, читаем:

Current-Mode PWM Controller

Отечественные микросхемы 1114ЕУ, аналог TL494 или этих UC3842 открваем на них pdf от «Элтом»:

Интегральные микросхемы ШИМ-контроллеров с обратной связью по напряжению и току в малогабаритном металлокерамическом корпусе предназначены для управления ключевым каскадом..

Ровно тоже написано в pdf от «Интеграл»:

Микросхемы 1114ЕУ7/ИМ, 1114ЕУ8/ИМ, 1114ЕУ9/ИМ, 1114ЕУ10/ИМ представляют собой схемы ШИМ–контроллера с обратной связью по току и напряжению для управления ключевым каскадом...

но работает контроллер не на широтно-импульсной модуляции.

А на чём работает ШИМ-контроллер? Внутри генератор пилообразного напряжения фиксированой частоты, компаратор, на выходе импульсный сигнал, у которого ширина импульса изменяется (модулируется) в зависимости от требуемой мощности (напряжения). И началось это развиваться даже больше не с источников питания в чистом виде, а с питания электромоторов (приводов) и там был термин ШИР (широтно-импульсное регулирование). Ещё до появления микросхем, простые транзисторные схемы.

А для передачи информации, обычно, если и используют ШИМ, то Широтно-Импульсную Манипуляцию.

та забей, у них тут на лоре котируется только ШУЕ

В чем проблема тахометру в кулере иметь маленький встроенный конденсатор и быть устойчивым к пропаданию напряжения на одну миллисекунду? У тахометра мизерное потребление, а частота ШИМ достаточно высокая.

Более того, на контактах кулера отключенного от питания вовсе не 0 вольт, так как крыльчатка крутится по инерции и электродвигатель начинает работать как генератор, когда у него нет питания, потому что является обратимой электрической машиной. В этом легко убедиться - если подключить к контактам кулера светодиод и раскрутить крыльчатку достаточно быстро (например, подув), светодиод начинает светиться.

В общем, нет проблем запитать тахометр при хоть немного крутящемся кулере. А если на кулер подаётся столь малый ШИМ, что он почти не крутится, то допустимо выдать нулевой сигнал тахометра. Всё равно кулер ничего не охлаждает в таком режиме, а юзеру сэкономившему на 4пиновом кулере не нужно точно измерять разные сорта ничего не охлаждающего кулера.

Но не написали, как именно.

Ниже минимальные обороты.

У 3-пинового вентилятора контроллер пытается крутить мотор на максимальной скорости сколько позволяет напряжение питания. Ты можешь снижать напряжение питания (через ШИМ общего питания всего кулера), но ниже какого-то уровня мотор просто не сможет запуститься (так как не хватит стартового тока двигателю или не хватит питания самому контроллеру).

У 4-пинового питания 4-ый пин задаёт контроллеру именно целевую скорость вращения и он может под это дело брать столько тока питания сколько ему нужно - при старте мотора и наборе оборотов максимальный ток, когда он раскрутился - минимальный.

В итоге минимально возможная скорость вращения выходит ниже, а значит компьютер работает тише на низкой загрузке, когда не нужно мощное охлаждение.

Т.е. ты хочешь сказать, что в 4-поновом кулере есть не просто моторчик и датчик оборотов, но и настоящий микроконтроллер?

Ну у типичной микросхемы, стоящей в вентиляторе, нет дополнительной ноги, куда можно подключить конденсатор. Получается, если начинать делать вентиляторы с конденсатором с новым чипом, им нужно какую-то наклейку, типа «PWM-ready», чтобы оправдать повышеную цену. А без повышеной цены новый чип не окупится.

если подключить к контактам кулера светодиод и раскрутить крыльчатку достаточно быстро

Если глаз не видит пульсаций, это не значит что их нет. Светодиоду для свечения достаточно пары вольт, а чипу может быть нужно 3-4 Вольта, и это минимальное, а не максимальное напряжение. То есть конденсатор, да ещё может синхроный выпрямитель.

Так-то вобще проблем нет, кто бы денги за это платил. Ведь и 3-pin не нужен, в момент коммутации обмоток потребление тока ноль. Достаточно 2-pin и обороты вычислять по пульсациям тока. Но, почему-то не стали заниматься таким. Странно.

но ниже какого-то уровня мотор просто не сможет запуститься

Ну дак, контроллер на материнской плате может ведь подавать больше, чем задали. Он ведь знает обороты по тахометру. И страгивать вентилятор повышеным напряжением и определять минимальны устойчивые обороты. А уровень шума это не только обороты, но и форма лопастей. ИМХО, вентилятор специально можно сделать менее шумными на низких оборотах.

И фразу про шум, получается, нужно понимать, что специально разработаный про регулировку оборотов 4-pin вентилятор будет тише на низких оборотах, чем производльный 3-pin вентилятор, который под регулировку оборотов не проектировали.

В целом, фраза интел больше выглядит как маркетиг, хотя документ технический, и могли бы объяснить, что 4-pin просто правильнее, чем всякие ухищрения с тахометром/конденсатором и поддержанием минимальных оборотов на 3-pin.

Даже бесколлекторному двигателю квадрокоптера достаточно 3х проводов.

Он есть и в 3пиновом кулере, потому что компьютерные кулеры содержат в себе бесколекторный двигатель, а ему нужен контроллер, чтобы крутиться. Но он не обязательно программируемый, там может быть жёсткая логика.

Выпрямитель не нужен, он уже есть. Кулеры оборудованы бесколекторным двигателем. Ему нужен контроллер переключать обмотки. Та самая микросхема. У неё есть защитные диоды, которые сливают избыточное напряжение с обмоток назад на шину питания (чтобы контроллер не сгорел). Вот тебе и выпрямитель.

Кстати, возможно, пресловутый тахометр и работает по подсчету скачков этих импульсов, нормированию к нужному уровню сигнала и выводу на третий пин.

Потому что кулеру нужно знать положение ротора для коммутации обмоток и разумно использовать эту информацию для выдачи скорости на материнку. Там как раз можно обойтись пассивной схемой деления напряжения и частоты. И обойтись без дополнительных датчиков. Но не факт, что так сделано.

Как в 3х так и в 4х пиновых компьютерных кулерах стоит датчик холла, опредеделяющий текущее положение крыльчатки с магнитами. На разобраннмо кулере он хорош заметен тем, что вынесен на плате максимально близко к вращающейся части, а не неходится в центре платы.

В некоторых моделях кулеров он совмещён с управляющей микросхемой, тогда вся микросхема на краю платы.

Его показания используются как и для переключения обмоток вовремя, так и для тахометра.

То есть про падение напряжения на диодах вы просто проигнорировали?

Если кулеру хватает 4В, чтобы вращаться, то это не значит, что этой частоты вращения хватит, чтобы выработать 5,3 Вольта.

Тахометр ничего не нормирует, он просто замыкает третий пин на GND. Матплата подаёт туда желаемое напряжение через резистор и получает импульсы.

пассивной схемой деления напряжения и частоты.

Там нет никакого деления частоты, каждое переключение обмоток/смена магнитного полюса меняет состояние третьего пина на противоположное — замкнуто на GND/висит в воздухе. И в существюущих микросхемах всё завязано в единую схему, там нет входа для пониженного энергопотребления (конденсатора), чтобы только тахометр работал.

Чем больше ног у микросхем, тем дороже. Новый чип, поддерживающий тахометр без питания, будет дороже и мало кому нужен. И, как я уж писал, можно и по 2-pin всё сделать, да ещё канал предачаи данных туда же засунуть, чтобы вентилятор температуру сообщал. Только эти изыски никто не оплатит.

во первых смена типовой номенклатуры

4пина допустимо без одного пина использовать (где допустипо)

а 3пиновое обвязывать логикой что бы 4пиновость получить доп колхоз.

так то и 2 пинов схватит используя колебания в цепи для инфо

в целом 4 пина не даёт конечному потребителю уникальных преимуществ

это выгода(не без понуждения таковых) производителей на унификацию интерфейсов

Если тахометр просто замыкает третий пин на GND, когда мимо него пролетает магнит на крыльчатке, нужно ли ему питание, чтобы это делать?

Кстати, всегда было интересно как оказалось, что отдельный датчик оборотов дешевле, чем определять обороты по ЭДС неподключённой обмотки. Это ведь можно было бы упихать всё в контроллер двигателя (который, конечно, пришлось бы ставить другой, но массовое производство и все дела, а там по сути пара компараторов в интегральную схему добавится), оставив на плате только сам двигатель и микросхему.

два лишних провода, контакта в разъеме и дорожки скорее всего дороже более навороченного чипа