風変わりなＰＣ物語　－スズメさんち－

このとき、接続されない4番ピンはファン内部でずっとHigh側にプルアップされたまま。

つまり自然にDuty＝100%固定になり、普通のファンと同じ振る舞いになります。

○PWM制御ファンのメリット
(1)省エネ
最大のメリットは、速度可変に余計な電力を使わない点です。

従来のファンの場合、ファンの回転速度を（低い方に）変化させる場合、
ファンにとっての電源電圧を降下させる必要があります。
降下させるには
　・抵抗をファンと直列に接続し、抵抗に電圧分担させる
　・電源そのものをDC-DCコンバータで変換する
のいずれかが簡単ですが、いずれの場合も変換にロスが生じます。

ファンコントローラーは
　①非常に簡易なもので可変抵抗（ZALMANの「FAN MATE 2」 など）、
　②市販されているものの多くが電圧可変のシリーズレギュレーター（ドロッパー）、
　③一部高級なものでスイッチングレギュレータ
と分類できますが、
①と②は電圧降下分をすべて熱（ロス）にしてしまうため電力の実使用効率が低く、
③でもDC-DCコンバータの変換ロスで概ね10%程度は無駄が出てしまいます。

たとえば、こんなファン。

これは以前作成した仮想ファンモデル （+12V定格時0.1A、消費電力1.2W）ですが、

仮にこのファンを8V（+8V時0.07A、消費電力0.56W）で使いたいとき、
　①可変抵抗：(12-8)×0.07＝0.28W
　②シリーズレギュレーター：(12-8)×0.07＝0.28W　←実は①とまったく同じ
　③スイッチングタイプ：8×0.07×(1-0.9)＝0.056W　※コンバータの効率が90%の場合
という変換ロスが生じてしまいます。

さて、PWM制御機能は、そもそもファン自体が

回転速度そのものをコントロールしてしまうため
電源電圧を+12Vから変える必要がありません。
つまり、電圧変換ロスが生じないのです。
しかも（比例ではないにしても）回転数が減少すれば消費電流もきちんと下がります。
よほどエコを意識するなら、PWM制御ファンを、PWM制御で用いるほうが得策です。
　※強いて言えばPWM信号の吸込／吐出電流が最大1mAなので
　　5mW（＝0.005W）程度、信号に伴う消費電力がありますが、
　　それでもスイッチングコンバータと比べても微々たる物です。
　　Duty 100%のプルアップ時は、それも流れませんし。

しかもファンとしては従来品と何ら変わりませんから、
電源電圧によるファンコントロールを行うこともできますので、
PWM制御ファンは従来型のファンコントローラーでも使えるわけです。

そういう意味では、イニシャルコストさえめどがつけば
積極的にPWM制御ファンを使いたいところです。
（ほしいファンにPWMモデルがあればよいのですけどね）

　※PWM制御と電圧制御はプルアップが働く電源電圧が+5V＋α以上であれば

　　併用できなくはないですが、メリットが少なく避けたほうが無難です。

(2)絞りすぎによるファン駆動不良に悩まされない　　←追記あり
従来の電圧可変のファンコントローラーの場合、
電圧を低くしすぎるとファンが回らない可能性があります。
始動トルク不足が大半の理由です。
（基本的にPC用のファンは電源電圧（+12V±10%）以外での
　動作保証は謳われておらず、
　当然ながらどの程度まで電圧を下げても動くのかは
　ファンの種類だけでなく個体差によっても変わります）

ファンコントローラーによっては始動時に
数秒ほどフル回転（=12Vを出力）させるタイプもありますが、
そもそも始動トルクが賄いきれないような
低い電圧を常用にして無理に動かすことは
システム設計上、当方は過ちであると考えます。
（それなら、もともと低い回転数のファンを選定すべきです）

ファンコントローラーは汎用品ですから、
ファンの始動特性を考慮なんてしていません。
この辺りを考慮、設計、設定、運用するのはあくまでもユーザーです。

PWM制御ファンは、電源電圧はあくまでも+12Vで、
Duty0%～100%の間の、どの領域で常用しても問題ないように
メーカーが設計、保証したものですから、
どのようなDutyで動かしても、（故障時、汚損時を除き）
故障の心配をする必要がありません。
　※ここでいう「汚損」は、塵埃によってファンの軸周りが汚れ、
　　回転トルクが上昇して回りづらくなった状況を指しています。

　　　!! 追記 !!

「常用しても問題ない」ことには間違いありませんが、

Duty0%時に回転数が0になるファンも存在します。

当方としてはどのDutyであっても回転数が0にならないような

ファンの選定をお勧めいたします。

というのも、回転数が0（＝ファンレス）の環境下の放熱考察は

まったく別次元で考えなくてはならないからです。

ゆるゆるでも風がある場合とファンレスは雲泥の差になります。

(3)デジタル制御が極めて行いやすい
M/BのPWM端子付きポートは大半の場合、
M/BのBIOSや付属（もしくはダウンロード）する回転制御ツールで
スピードを任意に変えることができます。
M/B付属機能でコントロールすれば費用もかからず、場所も取らない。
これだけでもメリットといえます。

PICを使いこなせる方なら非常に簡単に制御できるはずです。

(4)最小回転速度で動かすことが簡単
先ほど『PWM信号端子（4番ピン）はオープンコレクタで
High側にプルアップされる仕様』と書きました。
4番ピンをGNDに直結すれば、Duty＝0%となり、
たちまちそのファンの最小回転速度にすることができます。
GNDの1番ピンと短絡するだけでOK。

これ、意外と使える技（技というほどでもないですが）だと思います。

　※くれぐれもほかのピンと短絡しないようにご注意を。

...と、なかなか良いこと尽くめのPWM制御ですが、
残念ながらM/B上のPWM制御対応のFANコネクタは数が限られており、
また従来のつまみによる回転数制御を行えた方が
便利だなぁと思う方は少なからずいるはず。

そんなPWM制御ファンをPWM制御でき、
かつ従来と同じような、ボリュームによる使い心地である
そんなPWM制御ファン専用コントローラーを製作してみたいと思います。

が、すでに説明が長くなりましたので、
具体的な作成の話は次回に回すことにします 。

（というか、まだ回路検討しか行っていないのですけどね）