パルス幅変調によるファン回転数の精密制御技術。4ピンコネクタを使用し、0-100%の範囲で細かく速度調整が可能
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PWM制御(Pulse Width Modulation Control)は、デジタル信号のパルス幅を変化させることでファンの回転数を精密に制御する技術で、現代のPC冷却システムにおける標準的な制御方式です。
PWM制御の特徴:
基本概念:
- 周波数: 25kHz(標準)
- デューティ比: 0-100%
- 電圧: 常に12V供給
- 制御: ON/OFF時間比率
動作例:
- 20%速度: ON 20%、OFF 80%
- 50%速度: ON 50%、OFF 50%
- 100%速度: 常時ON
ピン配置:
1. GND(黒): グランド
2. +12V(黄): 電源供給
3. Sense(緑): 回転数検出
4. Control(青): PWM信号
3ピンとの違い:
- 3ピン: 電圧制御(DC)
- 4ピン: PWM制御
- 互換性: 4ピンに3ピン接続可
標準規格:
- PWM周波数: 21-28kHz
- 推奨: 25kHz
- 信号レベル: 5V
- プルアップ抵抗付き
制御範囲:
- 最小: 0%(停止可能)
- 最大: 100%
- 分解能: 通常8ビット(256段階)
- 更新頻度: リアルタイム
PWM信号:
- High: 4.5-5.25V
- Low: 0-0.8V
- 立ち上がり/下がり: <10μs
- 駆動能力: 5mA
ファン側:
- 入力インピーダンス: >10kΩ
- プルアップ: 5V、10kΩ
- ノイズ耐性設計
性能面:
- 低速安定性(20%以下可能)
- リニアな特性
- 始動電圧問題なし
- 全速度範囲で使用可能
効率面:
- 電力損失最小
- 発熱少ない
- モーター効率維持
- 長寿命
動作:
- 電圧変化で制御
- 5-12V可変
- シンプルな回路
- 安価な実装
制限:
- 最低速度制限(通常40%)
- 始動電圧必要
- 効率低下
- 発熱問題
ヘッダー仕様:
- CPU_FAN: 必須PWM対応
- SYS_FAN: 多くがPWM対応
- AIO_PUMP: 専用PWM設定
- 最大電流: 通常1-2A
BIOS設定:
- PWM/DCモード選択
- ファンカーブ設定
- 最小速度設定
- フェイルセーフ機能
PWM対応ファン:
- 4ピンコネクタ
- PWMコントローラIC内蔵
- タコメーター出力
- 広い速度範囲
高機能ファン:
- 0rpm停止機能
- 逆回転防止
- ソフトスタート
- エラー検出
基本設定:
- 温度ソース選択
- ファンカーブ定義
- モード選択(PWM/DC)
- 安全設定
詳細オプション:
- ステップアップ時間
- ステップダウン時間
- ヒステリシス
- スピンアップ設定
OS内制御:
- リアルタイム調整
- 複数プロファイル
- 温度モニタリング
- 自動最適化
API/SDK:
- WMI(Windows)
- hwmon(Linux)
- カスタムアプリ開発
- スクリプト制御
方式:
- 単一PWM信号分岐
- 個別制御
- グループ制御
- マスター/スレーブ
実装:
- PWMハブ使用
- Y分岐ケーブル
- 専用コントローラー
- 電流制限注意
制御ループ:
1. 温度センサー読み取り
2. 目標値との比較
3. PWMデューティ計算
4. 信号出力
5. 効果確認
PID制御:
- 比例(P): 基本応答
- 積分(I): 定常偏差除去
- 微分(D): 応答改善
ファンが回らない:
- PWM/DC設定確認
- ケーブル接続確認
- 最小速度設定
- ファン故障確認
速度制御できない:
- 3ピンファンの可能性
- BIOS設定確認
- ドライバー更新
- ハードウェア競合
異音発生:
- PWM周波数確認
- 共振回避
- 取り付け確認
- ファン品質
テスト手順:
1. BIOS設定確認
2. 手動100%設定
3. 段階的速度変更
4. 温度応答確認
測定ツール:
- BIOS表示
- HWiNFO64
- オシロスコープ
- 専用テスター
特徴:
- 定速運転推奨
- 60-80%設定
- 流量確保優先
- 騒音対策
設定例:
- 通常: 70%固定
- 高負荷: 100%
- アイドル: 50%(最低限)
統合システム:
- PWM+RGB信号
- 同期制御
- 効果連動
- 統一管理
実装:
- 専用コネクタ
- ハブ必須
- ソフトウェア制御
- 互換性確認
開発中:
- より高い周波数
- デジタル通信統合
- AI制御
- 予測制御
期待効果:
- さらなる静音化
- 効率向上
- 自動最適化
- 故障予測
PWM制御は、ファン速度を精密に制御する現代の標準技術。4ピンコネクタとパルス幅変調により、0-100%の範囲で自由な速度設定が可能。DC制御と比較して低速での安定性、効率性に優れ、静音PCから高性能システムまで幅広く対応。適切な設定により、冷却性能と静音性の最適なバランスを実現できる。