Funktionsweise von 4-Pin PWM-Lüftern

F(r)og of War

Lieutenant
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Habe viel gegooglet (und auch hier die Sammeltheads und FAQs überflogen), aber ab einem gewissen Punkt finde ich einfach keine genauen Informationen mehr.
Sogar eher im Gegenteil: Je mehr ich suche, desto mehr Widersprüche und falsche Aussagen finde ich...

Ich hoffe ihr könnt ein wenig Licht ins Dunkle bringen.

Es geht um die Funktionsweise von 4-Pin PWM-Lüftern.
Die Erklärung hier (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/1503111.htm) finde ich noch am genausten, gerade weil da auch die Verwendung von PWM bei 3-Pin Lüftern mit erwähnt wird.
Und ich glaube genau da wird bereits viel durcheinander geworfen....

Beim 3-Pin PWM Betrieb (der wohl sehr exotisch ist) kriegt der Lüfter direkt das modulierte Signal als Betriebsspannung zu fressen.
Der Lüfter wird mit hoher Frequenz die ganze Zeit An- und Ausgeschaltet. Je länger er angeschaltet (und kürzer ausgeschaltet) ist, desto schneller läuft er und umgekehrt (Tastgrad).

Dieses Vorgehen hat einige Nachteile, so hat man dem PWM-Signal ein eigenes Kabel gegönnt = 4-Pin PWM-Lüfter.
Die Lüfter haben jetzt wieder eine "saubere" 12V-Leitung.
Soweit alles gut, aber jetzt:
Die interne (im Lüfter) Regelelektronik bzw. der Drehzahlregler kümmert sich jetzt um die Geschwindigkeit des Lüfters.

Aber wie sieht das im Detail aus????
Wird (wie ich oft lesen musste) das PWM Signal auch wieder einfach nur an den Lüftermotor weitergereicht (Der Lüfter macht also auch wieder: an, aus, an, aus, an, aus),
oder kümmert sich die Elektronik (z.B. mittels Spannungsteiler o.ö.) um eine "saubere"/konstante Absenkung der Spannung?
....oder läuft es ganz anders ab?


Würde mich sehr interessieren.
 

Andreas999.nlb

Lt. Commander
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Hi,
da gibts auch wieder verschiedene Möglichkeiten der Ansteuerung
die beiden Hauptsächlichen hast ja schon selber genannt.
Der Lüfter muß im groben und ganzen mit den beiden gängigsten
zurechtkommen. Wobei ich pers. die saubere Lösung mit den +-12V
und das PWM Signal als 0-10V empfinde. So wird es eigendlich in der
Regeltechnik gelöst. Der Nachteil dabei ist leider der Kostenpunkt.
Deswegen ist die an-aus-an-aus-an Modulation am verbreitetsten im
PC Bereich. Deswegen hat es sich ja so auch durchgesetzt. Die Impulse
werden dann hat schneller oder langsamer an den Lüfter gesendet.
Das ganze wird dann ja auch Puls - Weiten - Modulation genannt.
Wenn das ganze grob gesehen auf einen Dimmer übertragen würdest
wären das dann die Phasen An oder Abschnitt Dimmer.
 

EchoeZ

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Interessante Frage.. und einen 3-pin PWM hab ich noch nicht gesehen. Meine erste Idee: Die Leistung des PWM Signals wird zu schwach sein um den Lüfter anzutreiben (3-pin PWM sollten dann kleine,schwache Lüfter sein ?!) Die elektronik des Lüfters wirkt dann wie ein schneller Schalter, der mit dem Pulsweitensignal die 12V Versorgung "schaltet"....
Ergänzung ()

@Andreas, das Beispiel mit dem phasenabschnittdimmer ist wirklich sehr grob ;)
 

Nilson

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Im Grunde ist es auch nur: an aus an aus (am PC meist mit ca. 25 kHz).

Vorteil der vierten Leitung: Leistungs- und Steuerteil können auf dem Mainboard getrennt werden. D.h. der Chip, die die PWM erzeugt muss nur extrem kleine Leistungen ab können und ist somit günstiger, platzsparender etc.. Im Lüfter selbst schaltet dann meist ein Mosfet die 12 V zu oder ab. Bei der 3 Pin PWM Variante fließt der gesamte Strom, den der Lüfter zieht auch durch die Elektronik die das PWM erzeugt.

Das ganze ist dann meist noch erweitert (Lüfter auch an wenn PWM = 0 etc.)
 
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e-Funktion

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@Echoez: Wie soll eine konstante 12V-Spannung zu schwach sein um den Lüfter anzutreiben? PWM @100% duty cycle ist nix anderes. Man kann auch PWM mit viel Leistung verwenden.

Ausnahmen wie Nilson gerade ergänzte, dass die Leistungs insgesamt beschränkt ist. An sich sollte das bei nem schäbigen Lüfter nicht das Problem sein :D
 

Andreas999.nlb

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@EchoeZ,
wenn man nicht aus dem Bereich kommt die die Theorie dann
doch sehr erschlagend :rolleyes: Deswegen erwähnte ich den
"Dimmer" als sehr grob da ja ein "kleiner" drehen beim Licht dunkler
und demnach beim Lüfter langsamer wird. Als Bildlich übertragendes
Beispiel :freaky: für den Laien
 

EchoeZ

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@e-funktion:Ich meinte ja nicht die Konstantspannung, sondern das PWM Signal. MAg ja sein das dieses eigentlich PWM @100% duty cycle nix anderes ist, aber weisst Du das? Würdest Du probeweise einen normalen 12V Lüfter direkt ans PWM-Beinchen stecken? Oder denkst Du dir nicht auch eher dass es eine Steuerleitung ist, die eben nur zum steuern/regel und nicht für Leistungen gedacht ist?

@andreas: ist mir schon klar :schluck:
Ergänzung ()

Nilson hat meinen Gedankengang besser erklärt :D
 
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e-Funktion

Commodore
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@EchoeZ - Beim 3-Pin ist das dritte die Drehzahl-Signalleitung also bleibt ja nix für ne Steuerleitung vom PWM ;-)
 
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EchoeZ

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@Echoez
Beim 3-Pin ist das dritte die Drehzahl-Signalleitung also bleibt ja nix für ne Steuerleitung vom PWM ;-)
Weiß ich selbst ;)
Mit der 3-pin Geschichte wollte ich auf den Abschnitt eingehen
Beim 3-Pin PWM Betrieb (der wohl sehr exotisch ist) kriegt der Lüfter direkt das modulierte Signal als Betriebsspannung zu fressen.
Der Lüfter wird mit hoher Frequenz die ganze Zeit An- und Ausgeschaltet. Je länger er angeschaltet (und kürzer ausgeschaltet) ist, desto schneller läuft er und umgekehrt (Tastgrad).
Wie ich schon sagte, ich kenne auch kein 3-pin PWM
 

F(r)og of War

Lieutenant
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Ok, also bleibt es wohl wirklich beim: an, aus, an, aus...
Habe leider aktuell keinen Zugriff auf ein Oszilloskop, sonst würde ich mir den Spannungsverlauf am Lüfter-Motor anzeigen lassen können :D

Vorteile der zusätzlichen 4. Leitung bleiben dann also:
- Leistungs- und Steuerteile sind sowohl auf dem Mainboard als auch im Lüfter getrennt.
- Die Lüfterelektronik wird mit konstanten 12V gespeist.
- Es entsteht kein zusätzlicher Leistungsverlust durch Widerstände (kein Spannungsteiler o.ä.)


Bezüglich der 3-Pin PWM Lüfter:
Kann auch nur ein Fehler in der Beschreibung sein, aber diesen hier habe ich gefunden: http://www.amazon.de/dp/B000UMSVU4/ref=asc_df_B000UMSVU417462232?ascsubtag=eb9c027c-3af7-4fea-bad8-a02eee11d121&smid=AOC3G2PBG3IY7&tag=30194-66-21&linkCode=asn&creative=22506&creativeASIN=B000UMSVU4

Fraglich wie das z.B. bei meinem Motherboard geregelt ist:
Dort habe ich neben dem 4-Pin CPU Lüfteranschluss noch einen 3-Pin CPU Lüfteranschluss für einen zusätzlichen Lüfter. Dieser wird direkt über das Verhalten des 4-Pin CPU-Fans gesteuert.
(Habe beide Anschlüsse belegt)

Wenn die Lüfter beide aus sind und ich sie dann in Speedfan z.B. auf 10% stelle, zeigen beide exakt die gleichen Anlaufversuche: Alle paar Sekunden ein leichtes Zucken.
Ein anderer 3-Pin Lüfter zuckt beim gleichen Versuch nur einmal.

Ka, wie das genau geregelt wird, aber vielleicht läuft da schon mein 3-Pin CPU Lüfter mit einem PWM-Signal(?)


Edit:
Apropos mein 4-Pin CPU-Fan:
Auf meinem Mugen 2 habe ich noch den std Lüfter drauf: http://geizhals.de/scythe-slip-stream-120-pwm-sy1225sl12lm-p-a485319.html
Jetzt finde ich obiges Verhalten (10% Geschwindigkeit aus dem Stand = Zucken) aber etwas merkwürdig.

Gefunden habe ich 3 mögliche Betriebsmodi für PWM-Fans bei min RPM (ab Seite 14: http://www.formfactors.org/developer\specs\4_Wire_PWM_Spec.pdf):
  • Type A Operation, Minimum RPM, Stay on at Minimum RPM
  • Type B Operation, Stay On at Minimum RPM, Off at 0% RPM
  • Type C, Operation below Minimum RPM, Min, RPM = Starting RPM

Mal abgesehen davon, dass ich bei noch keinem Lüfter irgendwo den verwendeten Modus gefunden hätte, passt mein Lüfter irgendwie zu keinem der 3 Typen.
Gut, vielleicht ist der Lüfter einfach zu billig,
aber auch bei teureren Produkten finde ich keine Angabe über das Verhalten bei min RPM bzw. darunter.
Hätte nämlich eigentlich recht gerne einen Type C Fan für meine HDDs :freaky:
 
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F(r)og of War

Lieutenant
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Der Doppelpost sei mir verziehen.

Habe noch eine interessante Seite mit einigen möglichen Schaltungen für Gleichstrommotoren gefunden: http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM
So lässt sich auch mit einer direkten PWM Ansteuerung ein wohl näherungsweise konstanter Strom am Motor umsetzen.
Scheint also doch eine insgesamt sehr elegante Lösung zu sein.


Außerdem habe ich den Support von Scythe bezüglich meines "Scythe Slip Stream 120 PWM" angeschrieben.
Der Lüfter arbeitet wirklich nach der Typ C Betriebsart (siehe meinen letzten Post).
Das leichte Zucken sind nur Startversuche und soweit eigentlich nicht schädlich.

Soweit ich im I-net gelesen habe sollen Typ C Lüfter sehr sehr selten vorkommen.
Von daher könnte die Info hier dem ein oder anderen vielleicht noch sehr nützlich sein ;)


edit: Korrektur! Der support von Scythe scheint selber nicht zu wissen, wie ihre Lüfter funktionieren.
Habe mir jetzt einen neuen Slip Stream 120 PWM gekauft und dieser arbeitet eindeutig nach Typ A
 
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