Desde hace bastantes años, tanto los ventiladores de gama media y alta como las placas base disponen de un sistema de control y regulación de la velocidad de giro para ventiladores y bombas llamado PWM. Pero, aunque muchos usuarios tienen constancia del término, realmente no lo entienden en su extensión y uso. Por ello, hoy hablaremos de qué es PWM y cómo funciona, así como sus ventajas.
Los ventiladores que se utilizan en la actualidad en los ordenadores son de rotación variable. Modificar la velocidad de rotación no tiene que ver con una reducción del consumo (que también) sino con reducir el nivel de ruido y desgaste del ventilador.
Carece totalmente de sentido que, en momentos donde no hay carga o esta es mínima, el ventilador opere a su máxima velocidad de rotación. Para evitar esto, los ventiladores PWM pueden modificar la velocidad de rotación según las necesidades del sistema. Actualmente, todas las placas base del mercado integran sensores que permiten adaptar la velocidad de giro del ventilador según las necesidades del momento.
¿Qué es y cómo funciona PWM?
Es un mecanismo que permite que el ventilador pueda ajustar la velocidad de rotación según las necesidades del momento. Como hemos comentado, esto reduce el ruido generado, el desgaste del sistema de giro y, como no puede ser de otro modo, el consumo. El mecanismo PWM o Pulse Width Modulation, no solo se usa en informática, se utiliza en todo tipo de sistemas electrónicos.
Este sistema para ventiladores ha aumentado en su relevancia como alternativa al sistema de conexión de 3 pines. Aquellos basados en este tipo de conexión, normalmente, funcionan al máximo de su capacidad. Mientras que para el PWM se utiliza un conector de 4 pines que permite ajustar la velocidad de giro según la carga del sistema.
| Pin | Nombre de Señal | Color | Función / Descripción técnica |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | Negro | Tierra / Masa eléctrica de referencia. |
| 2 | +12V DC | Rojo | Alimentación constante de 12 Voltios. |
| 3 | Sense (Tach) | Amarillo | Lectura de velocidad. Envía 2 pulsos eléctricos por revolución para calcular las RPM en tiempo real. |
| 4 | Control PWM | Azul | Transmite la señal de control de alta frecuencia (habitualmente a 25 kHz). |
La función de PWM dentro de un ventilador o bomba de agua es la de hacer como una especie de interruptor o también conocido como «gate». Se consigue una conexión y desconexión de la energía a cada pulso. Este mecanismo permite tener un mayor control sobre el componente, haciéndolo mucho más eficiente.
Este sistema lo que permite es una regulación de la cantidad de energía que tiene cada ventilador/bomba. Concretamente, en PWM tenemos una variación de la tensión entre los 0 voltios y los 12 voltios.
Cuanto más corto es un pulso, menor suministro de energía y cuanto más largo, mayor suministro de energía. Lo que debemos tener en cuenta es que la regulación PWM no implica regulación de voltaje en sí misma, ya que siempre se suministran los 12 voltios.
Debes saber que, la recomendación es instalar como máximo dos ventiladores de este tipo en una placa base. No es que vayamos a tener graves problemas, sino que es más bien evitar abusar de la capacidad de entrega de energía de la placa base.
Esto viene influenciado en los splitter típicos, donde al pasar de dos controladores (hasta 9 que es el máximo actual) solo hay un conector PWM real, mientras que el resto son de 3 pines.
Los conectores PWM se utilizan en ventiladores y bombas de refrigeración
Bajo estas líneas hemos dejado una imagen donde podéis ver ambos tipos de conectores. Se puede ver bastante claramente que un conector dispone de 4 pines y el otro tiene 3 pines. El conector de 3 pines ofrece un voltaje constante, por lo que el elemento conectado a este siempre funcionará a la misma velocidad.
Los conectores de 4 pines (como el de la imagen) integra un pin extra que sirve para la transmisión de datos y control de la tensión suministrada. Mediante este pin extra lo que se consigue es un mayor control de la velocidad de funcionamiento. Una velocidad que puede ser gestionada por la placa base o que podemos personalizar según nuestras necesidades.
Lo cierto es que ya hace casi dos décadas desde que los ventiladores implementaran para su conexión los cables típicos de tierra y 12 voltios, marcados como un cable negro y otro rojo, donde en un principio las placas base no podían regular la entrega de voltios (y, por lo tanto, de potencia) como tal y siempre funcionaban al máximo (a este respecto por supuesto existen desde hace mucho los rehobuses y controladores de ventiladores que lo que hacen es precisamente regular el voltaje que le llega a los ventiladores para poder controlar su velocidad de funcionamiento).
La regulación llegó más tarde, donde se ofrecían 5V, 7V y 12V, tras lo cual se implementó un tercer cable y nuevo conector llamado comúnmente «3 pines«. Dicho cable y conector permitían un control de las revoluciones del ventilador mediante su voltaje, pudiendo saber hasta qué punto pueden girar estos.
Este conector se implementó en las primeras bombas de refrigeración líquida custom hace algo más de 10 años y significó el primer sistema de monitorización del rendimiento de estas, al igual que ocurría con los ventiladores, donde a diferencia de estos no podían controlar por software o por hardware sus RPM, sino por controladores externos y físicos.
La revolución llegó con la implementación del PWM, tecnología que ha hecho más por el mundo de la refrigeración líquida en general (AIO incluida) que por el de los ventiladores.
Debes saber que las placas base identifican siempre el uso del conector de 4 pines. El conector PWM para el ventilador del disipador está marcado como CPU_FAN. Por otro lado, el destinado a las bombas de las refrigeraciones líquidas se suele resaltar como PUMP o similares. Finalmente, los conectores para los típicos ventiladores que instalamos en nuestro chasis se suelen marcar como SYS_FAN. De todos modos, si tienes dudas en la conexión, deberías revisar el manual de instrucciones del fabricante de la placa base.
| Conector | Uso Principal | Amperaje Típico | Comportamiento por Defecto | Nota de Seguridad |
|---|---|---|---|---|
| CPU_FAN | Ventilador del disipador de la CPU | 1A | Modo PWM, regulado por la temperatura de la CPU | Obligatorio. La placa base dará error si no detecta un ventilador conectado. |
| SYS_FAN / CHA_FAN | Ventiladores del chasis | 1A | Configurable (PWM o DC), velocidad fija o ligada a sensores de la placa | Ideal para el flujo de aire general de la caja. |
| PUMP_FAN / AIO_PUMP | Bomba de refrigeración líquida | Hasta 2A o 3A | 100% de velocidad (Modo DC o PWM a máxima potencia) | Crítico para la seguridad. Asegura que la bomba nunca se detenga por error. |
¿Afecta la calidad del ventilador en la efectividad del control PWM?
La relación entre la calidad de un ventilador y el control PWM es fundamental, ya que el ventilador debe interpretar correctamente las señales que recibe, interpretación que depende de los componentes internos.
Rango de operación
Un ventilador de calidad suele ofrecer un rango mucho más amplio de vueltas por minuto. Algunos, incluso, incluyen un modo 0% RPM o velocidades de partida de 200 RPM. Los ventiladores económicos, generalmente no permiten bajar de un 30% de la velocidad máxima que son capaces de generar.
Calidad de circuito
Los ventiladores baratos emiten un clic o zumbido cuando reciben la señal de cambiar su funcionamiento, mientras que los ventiladores de calidad eliminan completamente este ruido a través de la tecnología Smooth Commutation.
Rodamientos
Los rodamientos de fluido dinámico ofrecen muy poca fricción por lo que responde rápidamente a cambios en su funcionamiento, mientras que los rodamientos de casquillo, al funcionar con lubricante, se degradan con el tiempo ofreciendo una mayor resistencia.
¿Cómo configurar un ventilador PWM?
Configurar un ventilador PWM de 4 pines te permite equilibrar el rendimiento térmico y el nivel sonoro de tu equipo. A diferencia de los ventiladores por control de voltaje de 3 pines, la tecnología PWM envía pulsos a 12V constantes, lo que permite un control preciso de las revoluciones e incluso apagar el ventilador a bajas cargas (modo 0 RPM).
BIOS
Para configurar el funcionamiento a través de la BIOS de un ventilador PWM, debemos realizar los siguientes pasos:
- Reinicia el equipo y pulsa la tecla Supr o F2 para entrar en la BIOS.
- Accede a la sección de Hardware Monitor, Smart Fan, Q-Fan Control o Fan Info (el nombre varía según el fabricante).
- Selecciona el puerto donde está conectado el ventilador y cambia el modo de control de AUTO o DC a PWM. Esto permitirá que el pin 4 transmita la señal de frecuencia adecuada a 12V continuos.
A continuación, debemos configurar los puntos de temperatura (°C) frente a la velocidad deseada (% PWM):
- Zona de reposo (hasta 45 °C): Mantén la velocidad entre un 30% y 40% (o 0% si el ventilador admite modo 0 RPM) para un funcionamiento inaudible durante tareas básicas.
- Carga media (45 °C a 70 °C): Escala la curva de forma progresiva desde el 40% hasta el 70%.
- Carga alta / Gaming (70 °C a 80 °C): Eleva la velocidad entre el 70% y el 85%.
- Límite de seguridad (> 85 °C): Configura el ventilador al 100% para evitar el sobrecalentamiento (thermal throttling).
Con aplicaciones
Utilizar la BIOS es la mejor forma de configurar el funcionamiento de los ventiladores PWM, sin embargo, no es la única opción que tenemos disponible ya que también podemos utilizar aplicaciones de terceros como:
- Fan Control. Aplicación Open Source muy ligera que permite mezclar sensores de CPU y GPU para controlar un mismo ventilador. Puedes descargarlo desde aquí.
- Argus Monitor. Aplicación de pago muy completa que permite tener un control preciso sobre las curvas. Puedes probar la versión gratuita desde su página web.
- Aplicaciones del fabricante. Permiten la calibración automática y es ideal para ajustes rápidos.
Algunas curiosidades
PWM como tecnología tiene una serie de curiosidades que en muchas ocasiones van ligadas a las bombas de agua. Por ejemplo, las bombas actuales necesitan una serie de vatios que un cable de 4 pines no puede suministrar y, por lo tanto, requieren un molex o SATA como alimentación adicional.
Esto implica que, en estos dispositivos, el cable de 4 pines solo tendrá dos, dejando la alimentación al conector molex o SATA.
La tecnología PWM requiere que, si no detecta señal, los ventiladores y bombas funcionarán al 100%, ya que como hemos dicho, siempre se entregan los 12 voltios. Esto nos puede indicar que de producirse, o el ventilador o la bomba pueden tener daños en su controlador IC interno en sus motores.
Las bombas y ventiladores de menor calidad prescinden en muchas ocasiones de estos IC, lo cual logra el típico sonido de clic, llamado comúnmente clicking, algo realmente molesto si lo que buscamos es la máxima sonoridad.
Este efecto se detecta con cambios bruscos de modulaciones en el PWM, algo muy común por ejemplo en los ventiladores de las tarjetas gráficas al pasar de un estado de reposo a estrés en pocos segundos, lo que dispara la regulación de pulsos y con ello el voltaje.
Como último dato, PWM permite un rango más amplio de control de los ventiladores (no así de las bombas de agua, ya que tienen un voltaje mínimo inamovible) donde podremos evitar el límite de 5V impuesto por los tres pines.
Esto lo que permite son menores RPM, donde los ventiladores pueden girar más lento y con ello reducir el consumo y la sonoridad.