2023年11月24日发(作者：)

电脑CPU风扇是如何调速的？两线式、三线式和四线式有什么区别？

对电脑熟悉的朋友都知道，不管是台式电脑还是笔记本电脑，都是具有风扇的，该风扇起到散热作⽤，电脑CPU的温度

越⾼，转速越快，可以提⾼电脑CPU的散热效率，保证CPU正常⼯作。那么电脑是如何调节风扇的转速的呢？这要从

风扇的线序说起。从⼀开始到现在，电脑CPU的风扇分别经历了两线式、三线制以及今天的四线式。那他们之间有什么

区别呢？

1-电脑上的风扇

1 两线式CPU风扇的⼯作原理

早期的风扇只有两根线，⼀般⽤红线和⿊线来表⽰，红⾊表⽰电源正、⿊线表⽰电源负，即只要接上合适的电压，风扇

就会转动，⽽且是全速转动，速度不可调。这中风扇虽然容易控制，但是没有转速反馈。风扇有没有在转动、风扇的转

速是多少，电脑CPU完全不知道。即使风扇坏掉了，电脑CPU也⽆法检测到，温度和转速之间⽆法形成闭环，也可以

说风扇的状态是不可控的，存在散热隐患。

2-两线式风扇

鉴于两线式风扇的以上缺点，为提⾼散热效率，后来⼜出现过三线式的风扇。

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2 三线式CPU风扇的⼯作原理

2 三线式CPU风扇的⼯作原理

三线式风扇有三根线，分别⽤红⾊、⿊⾊和黄⾊来表⽰。红⾊和⿊⾊是电源线，⽽黄⾊是风扇转速的反馈线，通过这根

线，电脑CPU可以实时的检测到风扇的转速。在风扇开启后，CPU能知道风扇是不是在⼯作，形成了初步的闭环。

3-三线式风扇

在电脑需要散热的时候，CPU检测到风扇的转速为零，那么就可以判断风扇坏掉或者是缺失，可以向⽤户提⽰故障信

息。

以上两种风扇所存在的缺点就是，⽆法根据实际的温度情况进⾏调速，只要满速运⾏，导致噪声很⼤，为了改善这种情

况，出现了四线式风扇。

3 四线式CPU风扇的⼯作原理

四线式CPU风扇在三线式的基础之上多了⼀根调速线，CPU既能实时的检测风扇的转速，⼜能根据当前CPU的温度来

控制风扇的转速，实现了温度和风扇转速的闭环控制，提⾼了散热效率、降低了主机功耗、还减⼩了风扇转动时的噪

⾳。优点明显，所以，⽬前以四线式风扇居多。

4-四线式风扇

通过前⾯的对⽐可知，三线式风扇⽐两线式风扇多了测速功能，⽽四线式风扇⼜⽐三线式风扇多了调速功能。对⽐如下

通过前⾯的对⽐可知，三线式风扇⽐两线式风扇多了测速功能，⽽四线式风扇⼜⽐三线式风扇多了调速功能。对⽐如下

表所⽰。

5-风扇线序对⽐

那么CPU是如何调节风扇的转速的呢？

4 CPU是如何调节风扇转速的

给风扇加上合适的额定电压后，风扇就会满速运转，如果把电压降低⼀点，那么风扇的转速就会降低，当把电压将为零

后，风扇慢慢就停下来了。可以发现，只要改变风扇两端的电压就可以实现转速的调节。那么如何实现风扇电压的调节

呢？这就⽤到了PWM。

PWM调速原理

所谓PWM，就是脉冲宽度调制，⼀定频率的⽅波是由⾼电平和低电平构成的。假设⾼电平的持续时间是T1，低电平的

持续时间是T2, 那么周期T=T1+T2。

6- PWM⽅波

通过改变⾼电平的持续时间，就可以改变⽅波的平均电压，在⼀个周期内⾼电平所占的⽐例，就叫做占空⽐，计算公式

为：D=T1/T。

占空⽐与平均电压的关系

占空⽐越⼤，那么平均电压就越⾼；占空⽐越低，平均电压就越⼩。

占空⽐为100%，那么风扇两端的电压就是12V，风扇满速转动；

占空⽐为100%，那么风扇两端的电压就是12V，风扇满速转动；

占空⽐为50%，那么风扇两端的电压就是6V，风扇以⼀半的速度转动；

占空⽐为0%，那么风扇的电压就是0V，风扇不转动。

占空⽐和平均电压的计算关系如下图所⽰。

7-平均电压的计算⽅法

PWM调速电路原理图的设计

所以，CPU只要输出不同占空⽐的⽅波就可以控制风扇的转速，占空⽐的⼤⼩与温度有关。温度越⾼，占空⽐越⼤，风

扇转速越快；温度越低，占空⽐越⼩，风扇转速也就越⼩。CPU控制风扇调速的电路原理图如下图所⽰。

8-PWM调速电路原理图

上图中，使⽤三极管作为风扇的驱动，也可以使⽤MOSFET等其他功率器件，⽅波的占空⽐是由CPU温度控制的。理

论上来讲，频率越⾼，风扇转动越平滑，但是对功率开关器件的响应速度要求也就越⾼，所以⽅波的频率⼀般控制在

10K-30KHz之间。