컴퓨터 팬 제어

Computer fan control
풀 타워형 컴퓨터 케이스에는 여러 개의 냉각 팬이 포함되어 있을 수 있습니다.케이스의 상부에 팬 컨트롤러가 있습니다.

팬 제어는 선풍기의 회전 속도를 관리하는 것입니다.컴퓨터에서는 적절한 냉각을 제공하기 위해 다양한 유형의 컴퓨터 팬이 사용되며 다양한 팬 제어 메커니즘에 의해 냉각 용량과 발생하는 노이즈의 균형이 유지됩니다.이는 일반적으로 하드웨어 감시회로를 갖춘 메인보드에 의해 실현됩니다.이 메인보드는 최종사용자가 BIOS 또는 기타 소프트웨어를 사용하여 팬 제어를 [1]실행할 수 있습니다.

팬 제어의 필요성

최신 PC의 성능이 향상됨에 따라 전력 요건도 증가합니다.컴퓨터는 이 전력을 모든 주요 부품에서 발생하는 열로 방출합니다.열 생산은 시스템 부하에 따라 달라집니다.이 경우 계산 집약적인 작업 기간은 [1]유휴 시간보다 훨씬 더 많은 열을 발생시킵니다.

486년대 초반까지 대부분의 초기 x86 기반 컴퓨터에서 프로세서는 능동 환기 장치가 필요하지 않았습니다.전원 장치에는 강제 냉각이 필요했습니다.또, ATX 규격에서는, 전원 장치의 팬도 PC의 나머지를 통해 냉각 공기를 순환시켰습니다.열 발생이 증가하면 팬은 더 많은 양의 공기를 이동시켜야 하므로 더 강력해져야 합니다.그들은 같은 공간을 통해 더 많은 공기를 이동시켜야 하기 때문에, 팬들은 더 시끄러워질 것입니다.

PC 케이스에 팬을 설치하면 최대 70dB의 노이즈가 발생할 수 있습니다.팬 회전 속도의 [2]5배만큼 팬 노이즈가 증가하므로 분당 회전수(RPM)를 작게 하면 팬 노이즈가 크게 감소합니다.속도가 너무 느려지면 구성 요소가 과열되어 [needs update]손상될 수 있으므로 이 작업은 신중하게 수행해야 합니다.적절히 실시하면, 팬의 노이즈를 큰폭으로 저감 할 수 있습니다.

팬 커넥터

컴퓨터에 사용되는 일반적인 냉각 팬은 2~4핀의 표준화된 커넥터를 사용합니다.처음 2개의 핀은 항상 팬모터에 전력을 공급하기 위해 사용되며 나머지 핀은 팬의 설계와 종류에 따라 옵션입니다.

  • 접지 – 공통 접지
  • Vcc (전원)– 통상 +12 V 전원 공급.단, 팬의 종류와 원하는 팬 회전 속도에 따라 다를 수 있습니다.
  • 팬의 감지(또는 회전 속도계) 출력 – 팬의 각 회전마다 두 번 펄스하는 신호를 펄스 트레인으로 출력하며, 신호 주파수는 팬 속도에 비례합니다.
  • 컨트롤 입력 – 냉각 팬 어셈블리에 내부 모터 드라이버 회로가 있을 때 사용되는 펄스 폭 변조(PWM) 입력 신호입니다.이 제어 입력이 있는 팬어셈블리는 냉각 팬어셈블리에 공급되는 입력전압을 변경하지 않고 팬의 회전속도를 조정할 수 있습니다.회전속도가 변동하면 냉각속도를 수요에 맞게 조정할 수 있어 최대속도가 필요하지 않을 때는 팬을 조용하게 하고 에너지를 절약할 수 있습니다.

이들 핀에 접속되어 있는 와이어의 색상은 커넥터의 수에 따라 다르지만 각 핀의 역할은 표준화되어 있어 모든 시스템에서 동일하게 유지됩니다.2핀 또는 3핀 커넥터가 장착된 냉각팬은 일반적으로 광범위한 입력전압을 받아들이도록 설계되어 블레이드의 회전속도에 직접적인 영향을 미칩니다.

컨트롤의 종류

자동 온도 조절기

주요 기사 : 뱅뱅 컨트롤

이런 스타일의 팬 제어에서는 팬이 켜지거나 꺼집니다.섀시 내부의 온도를 체크하고 범위를 벗어난 온도가 검출되면 팬은 최대 속도로 설정됩니다.온도가 다시 임계값 아래로 떨어지면 팬은 다시 꺼집니다.이 제어방법은 사용량이 적은 기간 동안 노이즈 문제 및 전력요건을 줄여주지만 시스템이 최대 용량으로 가동되면 팬의 이음이 다시 발생할 수 있습니다.

선형 전압 조절

표준 냉각 팬은 블레이드가 장착된 DC 모터입니다.팬의 허용 범위 전체에 걸쳐 전압 입력을 변경함으로써 팬 속도가 증가(추가 전압까지)하고 감소(저전압까지)합니다. 팬 속도가 빠를수록 공기가 더 많이 이동하므로 열 교환률이 높아집니다.아래 설명과 같이 이 규정을 수행하는 방법이 몇 가지 있습니다.

저항기

팬의 전원 핀과 직렬로 연결된 저항기는 팬의 소음을 줄이는 가장 간단한 방법이지만 컴퓨터 케이스 내부에서 발생하는 열을 증가시킵니다.전압 강하는 전류에 비례하므로 팬이 시작되지 않을 수 있습니다.적절한 전력 정격이어야 합니다.가변 팬 제어의 경우 전위차계는 전위차계에 의해 출력 전압이 제어되는 MOSFET와 같은 트랜지스터와 함께 사용할 수 있습니다.대신 레오스타트를 사용할 수 있습니다.

다이오드

팬과 직렬로 다이오드가 있으면 팬으로 출력되는 전압이 감소합니다.실리콘 다이오드는 다이오드당 약 0.7V의 비교적 일정한 전압 강하를 제공합니다. 특정 다이오드의 데이터 시트는 전압 강하를 지정합니다. 예를 들어 1N4001 실리콘 다이오드의 전압 강하는 전류가 0.01에서 [3]1A로 변화함에 따라 약 0.7에서 0.9V까지 변화합니다.전력 정격을 기록해 두어야 하며 일부 다이오드는 정격 전류로 작동하기 위해 냉각이 필요할 수 있습니다.다이오드 전체의 전압 강하는 온도에 따라 저하되어 팬의 속도가 빨라집니다.

다른 직렬 조절기와 마찬가지로 다이오드는 전압 강하에 통과하는 전류를 곱한 것과 동일한 전력을 분산시킵니다.

전압 수정("전압 변조")

컴퓨터 냉각 팬이 받는 전압은 전압 와이어(+12V)와 접지 와이어(+0V)의 차이로 정의됩니다.한쪽 또는 양쪽 와이어를 다른 전압에 연결하면 팬이 받는 전압이 팬이 설계한 기본 12V와 다릅니다.

예를 들어 팬 커넥터의[4] 접지선 대신 -12V 또는 -5V 전원선을 연결하고 팬 커넥터의 +12V 입력에 5V 전원선을 연결하여 기본 12V보다 전압을 높일 수 있습니다.이 절차를 통해 10, 17 및 24V 전압을 얻을 수 있으며, 12V를 초과하는 전압은 12V 정격의 컴퓨터 팬에 손상을 줄 수 있습니다.그러나 -5V 전원 라인을 제공하기 위해 최신 전원 공급 장치를 조합할 필요가 없어지고 -12V 라인(일반적으로 전류 1A 미만)의 제한된 전원 공급 기능으로 인해 최신 시스템의 전압 변조 팬의 총 용량이 감소합니다.

+5V 전원 라인을 팬의 +12V 입력에 연결하면 팬이 받는 전압이 +5V로 감소합니다.일부 팬은 이러한 저전압 상태에서 전혀 작동하지 않는 반면, 일부 팬은 [citation needed]적절한 속도로 회전하기 시작하면 +5V로 작동할 수 있습니다.

팬[5] 속도를 줄이는 또 다른 방법은 팬에 연결된 접지선 대신 기존의 Molex 전원 커넥터의 5V 와이어를 이동하여 팬에 +7V(12V - 5V = 7V)를 공급하는 것입니다.그러나 이는 잠재적으로 위험한 방법입니다. 왜냐하면 +5V PSU 라인은 전류를 공급하기 위한 것이지 싱크하기 위한 것이 아니기 때문입니다.따라서 5V PSU 라인의 부하가 7V 팬에 의해 발생하는 부하보다 낮은 경우(PC가 아이돌/sleeve 상태가 되는 경우 등)에는 PSU가 손상될 수 있습니다.또, 팬에 단락이 발생했을 경우, +5 V의 전원을 사용하는 컴퓨터 내부의 컴포넌트가 5 V이상의 전압에 노출되는 일이 있습니다.

내장 또는 개별 선형 조절기

SMSC EMC2102 회전속도 기반 팬 컨트롤러(하드웨어 서멀 셧다운 포함)

일반적인 LM78xx 시리즈와 같은 전압 레귤레이터 IC는 팬에 가변 또는 정전압을 공급하기 위해 사용되는 경우가 있습니다.컴퓨터의 섀시에 열적으로 결합하면 이들 IC 중 하나가 각각 6, 8, 9 또는 10V의 전압에서 최대 1A의 전류를 LM7806, LM7808 및 LM7810에 공급할 수 있습니다.[6]일반적인 LM317과 같은 조정 가능한 버전도 있습니다. 이러한 조정 가능한 조절기를 전위차계와 조합하면 사용자는 표준 전위차계가 처리할 [7]수 있는 전류를 훨씬 초과하는 전류에서 여러 팬의 팬 속도를 변경할 수 있습니다.

고전류의 경우 전력 트랜지스터 또는 MOSFET 및 소신호 트랜지스터 또는 제너 다이오드를 전압 기준으로 사용하여 이산 선형 조절기를 구성하는 것은 비교적 간단하다.디스크리트 레귤레이터에는 추가 컴포넌트(최소 2개의 트랜지스터, 3개의 저항기 및 소형 캐패시터)가 필요하지만 임의로 높은 전류를 허용하여 추가 팬 및 부속품을 제어할 수 있습니다.

다른 선형 조절기와 마찬가지로 발생하는 폐열은 대략 P = (Vinoutout - V) [8]I입니다.

펄스 폭 변조

펄스 폭 변조(PWM)는 컴퓨터 팬을 제어하는 일반적인 방법입니다.PWM 지원 팬은 보통 4핀 커넥터(핀 할당: 접지, +12V, 감지, 제어)에 연결됩니다.감지 핀은 팬의 회전 속도를 릴레이하는 데 사용되며 제어 핀은 개방 드레인 또는 개방 컬렉터 출력으로, 팬에 최대 5V 또는 3.3V의 풀업이 필요합니다.팬 전압이 속도에 비례하는 선형 전압 조절과 달리 팬은 일정한 공급 전압으로 구동되며, 속도 제어는 팬에 의해 제어 신호에 따라 수행됩니다.

제어 신호는 팬 속도를 결정하는 듀티 사이클과 함께 25kHz에서 작동하는 사각파입니다.25kHz는 신호의 소리를 사람의 청각 범위 이상으로 높이는 데 사용됩니다. 낮은 주파수를 사용하면 윙윙거리는 소리나 윙윙거리는 소리가 날 수 있습니다.일반적으로 듀티 사이클이 최대 100%인 신호를 사용하여 정격 팬 속도의 약 30%에서 100% 사이에서 팬을 구동할 수 있습니다.낮은 제어 수준(선형, 임계값까지 꺼짐 또는 임계값까지 최소 속도)에서의 정확한 속도 동작은 제조업체에 [9]따라 다릅니다.

대부분의 메인보드에는 프로세서와 컴퓨터 케이스의 온도에 근거해 이러한 팬을 조정하는 펌웨어와 소프트웨어가 탑재되어 있습니다.

팬 속도 컨트롤러

팬 상태 및 전위차계를 나타내는 LED와 팬 속도를 제어하는 스위치를 갖춘 팬 컨트롤러

PC 하드웨어 애호가들에게 인기 있는 또 다른 방법은 수동 팬 속도 컨트롤러입니다.확장 슬롯, 5.25인치 또는 3.5인치 드라이브 베이에 장착하거나 컴퓨터 케이스에 내장할 수 있습니다.스위치 또는 노브를 사용하여 연결된 팬의 속도를 위의 방법 중 하나로 조정할 수 있습니다.

하드웨어

대부분의 최신 메인보드에는 하드웨어 모니터링 칩이 탑재되어 있습니다.이 칩은 일반적으로 위에서 설명한 바와 같이 PWM 방식으로 팬 제어를 [1]수행할 수 있습니다.이러한 칩은 BIOS [10]: §11.1 또는 OS 부팅 후 전용 소프트웨어를 사용하여 구성할 수 있습니다.

프로세서는 시스템의 부하에 따라 발열량이 다르기 때문에 아이돌 중에는 팬의 속도를 줄여 부하가 증가할 때까지 팬의 소음을 줄이는 것이 좋습니다.이때 팬의 속도를 즉시 조정하여 과열되지 않도록 해야 합니다.최신 하드웨어 모니터 칩은 구성 후 BIOS나 운영체제가 작동하지 않아도 독립적으로 이 모니터링 루프를 실행할 수 있습니다.일부 칩에 의해 제공되는 이 자동 컨트롤은 서멀 엔벨로프를 유지하기 위한 서멀 크루즈 모드와 특정 팬 속도를 [10]: §12 자동으로 유지하기 위한 팬 스피드 크루즈 모드라고 불립니다.

그러나 모든 소프트웨어가 일부 칩에 의해 제공되는 이러한 고급 구성 파라미터에 액세스할 수 있는 것은 아니며 범용 소프트웨어가 칩과의 가장 기본적인 인터페이스, 즉 각 팬 제어 설정에 대한 듀티 사이클의 명시적 설정만을 구현하고 그 후에 듀티 사이클 조정을 실행하는 것은 매우 일반적이다.따라서 운영체제시스템과 이 서드파티 소프트웨어 자체가 메인 CPU 상에서 계속 동작하여 모니터링 [10]: §11.3 루프를 실행해야 합니다.이것은 시스템 또는 유틸리티가 크래쉬 할 때까지 문제가 되지 않을 수 있습니다.이 시점에서 감전압 및 저속으로 동작하는 동안 팬이 적절한 냉각을 유지할 수 없기 때문에 시스템이 과열될 수 있습니다.

소프트웨어

"Argus Monitor"는 여기서 리다이렉트 됩니다.도마뱀은 노란반점 모니터를 보세요.
다음 항목도 참조하십시오.SpeedFan, AIDA64, lm_sensors, hw.sensors 및 envsys

현재 많은 기업이 Microsoft Windows 또는 Mac OS X/MacOS에서 메인보드의 팬 속도를 제어하는 소프트웨어를 제공하고 있습니다.메인보드에 따라 다른 소프트웨어가 사용됩니다.또, 다양한 메인보드에서 동작하는 서드파티제 프로그램도 있어 메인보드, CPU, GPU 센서의 온도 측정치에 따라 팬 동작을 폭넓게 커스터마이즈 할 수 있습니다.또, 수동 제어도 가능합니다.SpeedFan과 Argus Monitor [12]두 가지 프로그램이 있습니다[11].

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Constantine A. Murenin (2007-04-17). "1. Background". Generalised Interfacing with Microprocessor System Hardware Monitors. Proceedings of 2007 IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control, 15–17 April 2007. London, United Kingdom: IEEE. pp. 901–906. doi:10.1109/ICNSC.2007.372901. ISBN 978-1-4244-1076-7. IEEE ICNSC 2007, pp. 901–906.
  2. ^ Barber, Antony (1992). Handbook of Noise and Vibration Control - Antony Barber - Google Books. ISBN 9781856170796. Retrieved 2014-01-01.
  3. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-09-04. Retrieved 2015-02-26.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  4. ^ 팬을 오버스핀
  5. ^ "Get 12V, 7V or 5V for your Fans". Archived from the original on 2008-09-18. Retrieved 2016-09-03.
  6. ^ "LM7808". fairchildsemi.com. Archived from the original on 2015-04-02. Retrieved 2014-08-13.
  7. ^ "LM317 - Single Channel LDO - Linear Regulator (LDO) - Description & parametrics". ti.com.
  8. ^ "Thermal Considerations for Linear Regulators". November 28, 2006. Archived from the original on 2015-04-02. Retrieved 2015-02-26.
  9. ^ "4-Wire PWM Controlled Fans Specification" (PDF). September 2005. Archived from the original (PDF) on 2011-07-26. Retrieved 2011-07-21.
  10. ^ a b c Constantine A. Murenin (2010-05-21). OpenBSD Hardware Sensors — Environmental Monitoring and Fan Control (MMath thesis). University of Waterloo: UWSpace. hdl:10012/5234. Document ID: ab71498b6b1a60ff817b29d56997a418.
  11. ^ "SpeedFan - Access temperature sensor in your computer".
  12. ^ "Argus Monitor - Software to control CPU, GPU and System fans using any available PC temperature source".

외부 링크