PWMファンと非PWMファン：どちらを選ぶべきか？

はじめに

ハイパフォーマンス・コンピューティングの領域であれ、ミッションクリティカルな産業機器であれ、熱管理はオプションではなく、エレクトロニクスの世界のバックボーンである。ファンは単純なデバイスですが、熱管理における重要な要素であり、その精巧さが最も無視されがちなクリティカルパス上にあります。そのため、冷却ファンを選択する場合、最も重要な決定事項の1つは、次の2つの主要な制御方法のどちらかを選択することです。 PWMおよび非PWM（DCと呼ばれることもある）ファン.

これは単なる技術的な問題ではなく、システムのパフォーマンス、音響「フットプリント」、エネルギー使用量、全体的な信頼性に直接影響します。データセンターのサーバーラックの冷却要件は、熱を嫌う医療診断機器とは全く異なり、正しく適用されたファン技術によってすべての違いが証明されます。ファンの回転数制御はその重要な要素であり、温度やシステム負荷の変化に応じて動的に行うことができます。

しかし、どのようにこのオプションをナビゲートするのでしょうか？PWMファンの高度な制御を得るために余分なお金を払う価値はあるのでしょうか。このガイドでは、ノイズを取り除きます。各技術の核心に迫り、両者を徹底的に比較し、各タイプを実際に適用できる場所を見ていきます。その結果、何が違うのかがわかるだけでなく、あなたのニーズに最も適した選択ができるようになるでしょう。最良の選択は、あなたのシステムの特定のニーズに基づいている。

PWMファンと非PWMファンとは？コアの違い

4ピンのPWMファンと3ピンの非PWMファンを一見すると似ているように見えるが、よく見ると、もともと回転数制御の方式が異なる。この違いこそが、互いの長所と短所を認識させることになる。

PWM（パルス幅変調）ファンとは？

この2つのうち、より先進的なのは PWMファン4ピンコネクターが特徴である。これらのピンは

1. グランド (GND)
2. 電源（+12V/24Vなど）
3. タコメーター（センス信号）:ファンの実際の回転数（RPM）をシステムに報告します。
4. PWM制御信号:作戦の「頭脳」。

PWMの天才的な点は、ファンモーターに常に全電源電圧（例えば12V）が供給されていることである。このシステムは、電圧を下げることで減速する代わりに、デジタル形式のオンとオフのパルスのセットで4番目のピンを通して特別な信号を通信する。ファンの速度は、これらのいわゆるパルスの幅によって制御されます。

照明の電気スイッチを考えてみよう。長いオンパルスと短いオフパルス（例えば90%のような高いデューティサイクル）がある場合、ファンには全速力に近い状態で運転するよう信号が送られる。オン」のパルスがやや短く、「オフ」のパルスが長い場合（20%のような低パーセンテージサイクル）、ゆっくりと運転するようファンに通知します。各パルスでバッテリーの12Vキック全体が来るので、モーターは最低速度でも回り始め、回り続けるトルクを十分に持っています。

非PWM（DC）ファン：電圧制御のシンプルさ

非PWMファン DCファンまたは電圧制御ファンは、よりシンプルな3ピンコネクターを持っています：

1. グランド (GND)
2. 電源 (+V)
3. タコメーター（センス信号）

ファンに供給する電圧を変えることで、回転数を変えることができるのだ。典型的な12Vファンは、12Vで全速、8～9Vで半速、5～7Vで低速で動作する。ファンが慣性によって十分な電力を生み出せず、単に動きを止めてしまうからだ。

これは、簡単で安定した、何十年も前から当たり前のように使われてきた技術である。PWMカウンターの複雑な制御回路を必要としない効率的な分解能である。

技術対決：真っ向から比較

原理を理解することと、それが実際のパフォーマンスにどう応用できるかを見ることは別のことだ。比較するために、コントロール、効率、ノイズの3つの最も重要な指標について見ていく。

スピードコントロールと精度：最も広い動作範囲

これがPWM技術の最大の長所です。PWMファンが各パルス間にフル電圧を継続的に見るという事実は、損傷を与えることなく、より多くの回転数でモーターを使用することを可能にします。

• PWMファン： 最大回転数の10～20%まで回転数を下げることができる。3000RPMのファンは、300-600RPMの一定速度で回転することができる。アイドル時には基本的に静音動作をサポートし、回転数を下げると低ノイズになり、熱負荷が上昇するとさらに細かくランプアップする。
• 非PWM（DC）ファン： モータの最低起動電圧によって定義される動作範囲内で制約を受ける。大半のDCファンは40～50パーセントまでしか回転数を下げることができません。この低電圧では、これ以下ではモーターの回転を確実に維持することができません。3000RPMのDCファンで下げられる最大回転数は1200～1500RPMかもしれません。このようなファンは、PWMファンのように正確に変調できない1つの固定回転数で運転する可能性が高くなります。

ワークステーションのCPUを冷却したり、スマートビルの空調を制御したりするような温度変化に対する代替応答を必要とするアプリケーションでは、PWMの精度は計り知れない。

エネルギー効率と寿命：どちらが経済的か？

効率とは、ファンの効率とシステム自体の効率の2つからなる。

最も効率的な設計である高電圧で連続運転することで、PWMファンのモーターはより効率的になり、無駄な熱の発生が少なくなる。パルスは単に押す頻度を決めるだけで、力を決めるわけではありません。その結果、ファン1台あたりの電力節約は、数え切れないほど小さなものになるかもしれない。

しかし、より大きな節約はシステムレベルで行われます。PWMファンでは制御範囲が広いため、ファンを非常に低い電力消費速度で長時間運転するようシステムをプログラムすることができます。DCファンは50％の固定速度で動作するよう強制されることがありますが、PWMファンは15％でアイドル状態になることがあります。この電力使用量の差は、大規模なサーバーファームや産業用制御アレイで数千時間動作する間に莫大な差になります。

年数が長くなることも利点となり得る。送風に十分な回転数でファンを運転することで、ベアリングやモーターの機械的摩耗を抑えることができ、これは長期的な信頼性において重要です。80％の回転数で動作するファンは、半分の回転数で運転するファンよりも長寿命です。

騒音レベル静粛性の追求

民生用電子機器や医療機器を含む多くの用途において、低ノイズは必要不可欠な設計要素である。

PWMファンは低回転数でより静かなサウンドを奏でます。PWMファンは低速回転が可能なため、DCファンが低速回転で達成できる騒音よりも低い騒音に達する能力があります。しかし、トレードオフの可能性もあります。本当に低騒音な環境では、PWM制御の高周波電気スイッチングが軽いクリック音やカチカチというモーター音を発生させることがありますが、高品質のファンでは、今ではほとんど問題になりません。

それに比べてDCファンは、モーターがよりアナログ的な音を立てる。中速から高速の混合（50％以上）では、両者ともモーターではなく、ブレードによって生じる空気の乱れによって大きな音が発生する。この段階になると、よく設計されたPWMファンとよく設計されたDCファンの音は同じに聞こえるかもしれません。最終的な音響結果を得るためには、より質の高いファンアセンブリ、ブレード構造、およびベアリングが必要となります。

アプリケーションのシナリオ：それぞれのタイプはどこで輝くのか？

最適なファンが常に良いファンである。それでは、各技術の最適な設定を詳しく見てみよう。

PWMファンは理想的である：

• データセンターとサーバー 熱負荷が非常に大きく変化する場所で、規模が大きくなれば、何十万台もの個々のユニットのエネルギー効率が主に考慮される。というのも、気流を正確に制御する能力は、数百台から数千台という規模になるためである。 サーバー 運用コストを大幅に削減できる。
• 高性能コンピューティングとゲーミングPC： CPU温度とGPU温度を1秒以内に30℃までスピードアップ。PWMファン（CPUファンも）は、即座に高回転で反応するため、サーマルスロットリングが発生せず、ファンを最高の状態で動作させることができます。
• 医療・科学機器： 患者モニターや検査機器などの機器では、静かな性能は患者の快適さとオペレーターの集中力にとって不可欠です。最も効率的に使用できるファンはPWMと呼ばれるもので、可聴域に近いレベルのアイドル運転が可能ですが、必要に応じてフルパワーにスケールアップします。
• 通信機器 ネットワーク・スイッチと基地局は、以下の場所に設置される。 密集した囲い スマートでトラフィックの負荷に反応し、長持ちし、同時にうるさくなく、消費電力が大きすぎないインテリジェントな冷却方法が必要なのだ。

非PWM(DC)ファンは次のような用途に適しています：

• 一般的なエンクロージャー/キャビネットの換気： DCファンは、産業用制御盤を確実かつコスト効率よく冷却します、 電気筐体 内部熱負荷が比較的安定している場合。熱負荷が比較的頻繁に変化しないため、固定された最適な回転数を持つDCファンが常に費用対効果の高いソリューションを提供します。
• 電源： 熱発生が非常に予測しやすいということは、シンプルな電圧制御DCファンが、多くの電源ユニット（PSU）にとって十分すぎるほどコスト効率のよい答えであることを意味します。
• コスト重視の家電製品： 部品表の各部分のマージンにとってコストが重要な製品は、PWM関連回路を提供する追加費用を必要としない高性能DCファンを使用することで大きな利益を得ることができます。
• シンプルで信頼性の高いシステム： セット・アンド・ゲット・イズ・イット（セットすれば忘れる）の理念で運転されるシステムでは、DCファンのシンプルさは、制御システム内の故障点が最小限に抑えられるという利点があります。

テクノロジーを超えて：ファンメーカーが重要な理由

PWMとDCの選択はまだ解決策ではありません。ファンのメーカーが、あなたの冷却ソリューションの選択の究極の性能、耐久性、信頼性を定義します。一部の質の劣るPWM信号ファンは、厳重に設計されたDCファンには決して太刀打ちできません。

そこで、専門メーカーの経験が最良の選択肢となる。問題は製品を売ることだけでなく、設計されたソリューションを提供することにもある。

ACDCFANの強み：あらゆるニーズに応える精密技術

ACDCFANは、ブラシレスDCモータファンで20年以上の経験を持ち、卓越性は基礎から構築されることを理解しています。当社の高度なPWMモデルまたはコスト効率の高いDCアキシャルファンのいずれをお選びいただいても、お客様は品質の基盤に投資していることになります。

これはあなたにとって何を意味するのか？

• 比類のない耐久性とパフォーマンス： 私たちは基準を満たすだけでなく、基準を設定します。私たちのファンは 最大70,000時間の寿命 極寒の地でも耐えうる。 -40°Cから120°Cまで.最高の安定性を必要とする用途のために、当社のプレミアムファンフレームは、銅で強化された最高級のアルミニウムから作られています。 30% より安定したエアー性能 負荷がかかっている
• エレメントからの保護： アプリケーションは常にクリーンルームにあるとは限りません。そのため、私たちは最大限のクリーンルームを実現するための技術革新を行ってきました。 保護等級IP68このため、当社のファンはほこりや湿気、さらには直接の水の浸入にも不浸透であり、産業用機器、自動車用機器、または屋外機器にとって重要な機能となっています。
• 真のカスタマイズ・パートナーシップ： お客様のプロジェクトはユニークであり、冷却ソリューションもユニークであるべきです。当社では、さまざまなサイズと電圧（5V、12V、24V、48V）の40種類近いDCファンモデルのポートフォリオを提供していますが、当社のサービスはさらにその上を行きます。以下のような重要な制御・監視機能を統合し、多面的なカスタマイズを提供します。 PWM、FG（周波数発生）、RD（回転検出） あなたのニーズにぴったりの扇風機を作ることができます。
• 保証された品質と迅速なサービス： 私たちのコミットメントは、国際的に認められている CE、UL、RoHS、EMC認証.私たちは、お問い合わせに対応し、すべての問題を解決することを約束し、私たちの製品に立ち向かいます。 12時間以内プロジェクトを確実に軌道に乗せる。

ACDCFANを選択するということは、単にファンを購入するということではなく、精密に設計され、信頼性が高く、カスタマイズされたソリューションでお客様の熱問題を解決することに専念するパートナーを得るということです。

結論

PWMファンか非PWMファンかという勝敗は存在しない。決断は、精度、性能、ノイズ、価格のトレードオフである。

• 用途 PWMファン ささやき声のような静かな運転とダイナミックな制御で低負荷を利用するため、エネルギー効率の高いアプリケーションが要求される場合。ファンの回転数を正確に制御できるため、熱需要が変動しがちなシステムに最適です。
• 用途 非PWM（DC）ファン 熱環境が安定し、コストを節約し、シンプルで信頼性の高い冷却が必要なプロジェクトでは、DCファンが最適です。高品質のDCファンは、信頼性が高く、堅牢な主力製品であると同時に、シンプルな設置にはより良い選択肢です。

その結果、最も重要な選択は、背後にある技術に関係なく、優れた品質を提供し、信頼できる製造パートナーを見つけることである。

お客様のプロジェクトに最適な冷却ソリューションをお探しですか？今すぐACDCFANのエンジニアリング部門にご連絡いただき、専門的なご相談をお受けください。最適なファンを設計いたします。