PWM-Lüfter

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Mein PC-Mainboard bringt einen Drehzahlregler für den Lüfter des Prozessorkühlers mit, der sich per BIOS-Setup konfigurieren lässt. Doch was immer ich auch verändere: Der CPU-Lüfter dreht sich stets gleich schnell. Nun habe ich den Hinweis bekommen, dass ich einen „PWM“-Lüfter oder einen mit „4-Pin-Anschluss“ verwenden müsse. Was hat es damit auf sich?
Die Drehzahlregler vieler aktueller Mainboards beeinflussen nicht mehr die Versorgungsspannung des Lüfters, wie es bei älteren Reglern für Lüfter mit 3-Pin-Anschluss (Versorgungsspannung, Masse, Tachosignal) üblich war. Stattdessen senden sie über die dafür vorgesehene vierte Ader ein pulsweitenmoduliertes (PWM-)Signal. Es informiert den eigentlichen Drehzahlregler, der in der Lüfterelektronik steckt, indirekt über die Temperatur des Prozessors.

Die von Intel bereits 2004 mit der LGA775-Prozessorfassung eingeführte PWM-Regelung kommt mittlerweile auch bei Mainboards für AMD-Prozessoren zum Einsatz. Das Verfahren ermöglicht eine flexible Auslegung der Prozessor- und Systemkühlung, ist aber etwas kompliziert und setzt Lüfter mit integrierter Regelelektronik und vieradrigem Anschluss voraus.

Bei der PWM-Regelung erzeugt ein Regelkreis auf dem Mainboard ein 25-kHz-Signal mit veränderlichem Tastverhältnis (Duty Cycle). Der Mainboard-Regler erfasst die Prozessortemperatur - entweder über die alte Analog-Messmethode per „Thermal Diode“ oder bei neuen Prozessoren digital über ein Machine-Specific Register (MSR, AMD-AM2-CPUs) beziehungsweise per PECI (Intel ab Core Duo) - und vergleicht sie mit der maximal zulässigen Temperatur des Prozessors. Dieser Grenzwert ist bei den jüngsten Prozessoren individuell verschieden und die Temperaturmessung erfolgt pro Kern separat. Sofern der Mainboard-Regler per BIOS-Setup oder über ein Windows-Tool konfigurierbar ist, kann man dort meistens die Grenztemperatur und damit die Regelcharakteristik verändern.

Der Mainboard-Regler moduliert das PWM-Signal in Abhängigkeit von der Differenz zwischen aktueller und Grenztemperatur. Je weiter der Prozessor von der Maximaltemperatur entfernt ist, umso geringer ist das Tastverhältnis; bei Maximaltemperatur beträgt der Duty Cycle 100 Prozent. Der Drehzahlregler im Lüftermotor wertet das PWM-Signal aus und verknüpft es - je nach Ausstattung - noch mit einer eigenen Messung der Lufttemperatur. Bei kühler Luft im PC-Gehäuse und kühlem Prozessor dreht der Lüfter also langsam, mit zunehmender Prozessor- und Lufttemperatur dreht er hoch. Per Tachosignal überwacht der Regler des Mainboards die Funktion des Lüfters - dreht er viel zu langsam oder bleibt er gar stehen, lässt sich der Prozessor drosseln (Thermal Monitor) und notfalls ganz abschalten oder das System herunterfahren.

Einige wenige Mainboard-Regler können alternativ auch 3-adrig angeschlossene Lüfter regeln - die dreipoligen Kabelbuchsen passen auch auf die vierpoligen Pfostenstecker. Umgekehrt lassen sich „4-Wire-Fans“ auch an dreipolige Stecker anschließen; dann laufen sie allerdings typischerweise mit voller Drehzahl, auch wenn das Mainboard die Versorgungsspannung verändert: Die integrierte Motorelektronik gleicht Spannungsänderungen nämlich über einen weiten Bereich aus. (ciw)

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