對電腦熟悉的朋友都知道，不管是臺式電腦還是筆記本電腦，都是具有風扇的，該風扇起到散熱作用，電腦CPU的溫度越高，轉速越快，可以提高電腦CPU的散熱效率，保證CPU正常工作。那麼電腦是如何調節風扇的轉速的呢？這要從風扇的線序說起。從一開始到現在，電腦CPU的風扇分別經歷了兩線式、三線制以及今天的四線式。那他們之間有什麼區別呢？

1-電腦上的風扇

1 兩線式CPU風扇的工作原理

早期的風扇只有兩根線，一般用紅線和黑線來表示，紅色表示電源正、黑線表示電源負，即只要接上合適的電壓，風扇就會轉動，而且是全速轉動，速度不可調。這中風扇雖然容易控制，但是沒有轉速反饋。風扇有沒有在轉動、風扇的轉速是多少，電腦CPU完全不知道。即使風扇壞掉了，電腦CPU也無法檢測到，溫度和轉速之間無法形成閉環，也可以說風扇的狀態是不可控的，存在散熱隱患。

2-兩線式風扇

鑑於兩線式風扇的以上缺點，為提高散熱效率，後來又出現過三線式的風扇。

2 三線式CPU風扇的工作原理

三線式風扇有三根線，分別用紅色、黑色和黃色來表示。紅色和黑色是電源線，而黃色是風扇轉速的反饋線，通過這根線，電腦CPU可以實時的檢測到風扇的轉速。在風扇開啟後，CPU能知道風扇是不是在工作，形成了初步的閉環。

3-三線式風扇

在電腦需要散熱的時候，CPU檢測到風扇的轉速為零，那麼就可以判斷風扇壞掉或者是缺失，可以向用戶提示故障信息。

以上兩種風扇所存在的缺點就是，無法根據實際的溫度情況進行調速，只要滿速運行，導致噪聲很大，為了改善這種情況，出現了四線式風扇。

3 四線式CPU風扇的工作原理

四線式CPU風扇在三線式的基礎之上多了一根調速線，CPU既能實時的檢測風扇的轉速，又能根據當前CPU的溫度來控制風扇的轉速，實現了溫度和風扇轉速的閉環控制，提高了散熱效率、降低了主機功耗、還減小了風扇轉動時的噪音。優點明顯，所以，目前以四線式風扇居多。

4-四線式風扇

通過前面的對比可知，三線式風扇比兩線式風扇多了測速功能，而四線式風扇又比三線式風扇多了調速功能。對比如下表所示。

5-風扇線序對比

那麼CPU是如何調節風扇的轉速的呢？

4 CPU是如何調節風扇轉速的

給風扇加上合適的額定電壓後，風扇就會滿速運轉，如果把電壓降低一點，那麼風扇的轉速就會降低，當把電壓將為零後，風扇慢慢就停下來了。可以發現，只要改變風扇兩端的電壓就可以實現轉速的調節。那麼如何實現風扇電壓的調節呢？這就用到了PWM。

PWM調速原理

所謂PWM，就是脈衝寬度調製，一定頻率的方波是由高電平和低電平構成的。假設高電平的持續時間是T1，低電平的持續時間是T2, 那麼週期T=T1+T2。

6- PWM方波

通過改變高電平的持續時間，就可以改變方波的平均電壓，在一個週期內高電平所佔的比例，就叫做佔空比，計算公式為：D=T1/T。

佔空比與平均電壓的關係

佔空比越大，那麼平均電壓就越高；佔空比越低，平均電壓就越小。

佔空比為100%，那麼風扇兩端的電壓就是12V，風扇滿速轉動；

佔空比為50%，那麼風扇兩端的電壓就是6V，風扇以一半的速度轉動；

佔空比為0%，那麼風扇的電壓就是0V，風扇不轉動。

佔空比和平均電壓的計算關係如下圖所示。

7-平均電壓的計算方法

PWM調速電路原理圖的設計

所以，CPU只要輸出不同佔空比的方波就可以控制風扇的轉速，佔空比的大小與溫度有關。溫度越高，佔空比越大，風扇轉速越快；溫度越低，佔空比越小，風扇轉速也就越小。CPU控制風扇調速的電路原理圖如下圖所示。

8-PWM調速電路原理圖

上圖中，使用三極管作為風扇的驅動，也可以使用MOSFET等其他功率器件，方波的佔空比是由CPU溫度控制的。理論上來講，頻率越高，風扇轉動越平滑，但是對功率開關器件的響應速度要求也就越高，所以方波的頻率一般控制在10K-30KHz之間。