PWM-Lüfter steuern: Anschluss-Belegung der Lüftersteuerung erklärt (an 3- und 4-Pin-Anschluss)

Johannes Kneussel 10

Gehäuse und Prozessor-Lüfter finden sowohl in älteren als auch aktuellen Computern Verwendung. Dabei gibt es allerdings einige Unterschiede zu beachten. So gibt es auf Mainboards in der Regel einen vierpoligen und diverse dreipolige Lüfteranschlüsse, die für verschiedene Einsatzzwecke konzipiert sind. Im Artikel findet ihr alle Informationen über Lüfter-Anschlüsse, PWM-Lüfter mit vier Pins, der Anschluss-Belegung und der Möglichkeiten, wie man Gehäuse- und Prozessor-Lüfter steuern kann.

Lüftersteuerungen im Überblick * Interne Lüftersteuerung von NZXT *

PWM-Lüfter steuern: Anschluss-Belegung der Lüftersteuerung

Vor allem bei aktuellen PCs sind CPU- und Gehäuselüfter obligatorisch. Während ein Gehäuselüfter, wie der Name es bereits andeutet, direkt im Gehäuse befestigt wird und Luft in das oder aus dem Gehäuse befördert, ist der CPU-Lüfter auf einem mehr oder weniger großen Kühlkörper befestigt, der direkten Kontakt zur CPU hat.

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Ein Lüfter benötigt mindestens einen Stromanschluss, um zu funktionieren. Neben den zwei dafür vorgesehenen Leitungen gibt es bei modernen Lüftern immer auch eine dritte für das Tachosignal (Drehzahl des Lüfters). PWM-Lüfter, die vor allem für die Kühlung der CPU vorgesehen sind, haben noch eine vierte Leitung, die die Regelung der Geschwindigkeit übernimmt. PWM steht dabei für Pulsweitenmodulation (mehr dazu weiter unten im Artikel).

Lüfter mit lediglich zwei Anschlüssen (Pins) werden in der Regel nicht in einem typischen Heimrechner eingesetzt. Pin 1 wird dabei immer für die Masse, Pin 2 für die Versorgungsspannung verwendet. Pin 3 ist für das Tachosignal zuständig, während über den optionalen vierten Pin für PWM-Lüfter die Geschwindigkeit bei gleichbleibender Spannung geregelt werden kann. Bei Lüftern mit dreipoligen Anschlüssen lässt sich die Drehzahl indirekt (nämlich über die Spannung) kontrollieren  (mehr dazu weiter unten im Artikel).

Prozessor- und Gehäuse-Lüfter-Anschluss: 3-Pin, 4-Pin und PWM – Funktionen und Farben der Kabel

Pin Funktion Farbe
1 Masse schwarz
2 Spannung (Volt) rot
3 Tacho gelb
4 PWM blau

pin1

  • Pin 1 ist links positioniert, wenn man davon ausgeht, dass der Zahn des Lüfteranschlusses am Mainboard und Führung des Steckers am Lüfter unten positioniert sind.
  • Bei älteren Lüftermodellen kann es sein, dass die Farbe der Kabel von der oben genannten abweicht. So findet sich auch die Kombination schwarz, gelb, grün und blau. Auch andere Kombinationen sind uns bereits untergekommen.
  • Streng genommen ist nicht jeder PWM-Lüfter mit vier Pins ausgestattet. Es gibt auch solche mit lediglich drei Pins. Da diese aber bei Weitem die Minderheit darstellen, setzen wir der Einfachheit halber im Artikel PWM- und 4-Pin-Lüfter gleich.
  • Jedes aktuelle Mainboard hat mindestens einen PWM (Vorgabe von Intel) und häufig mehrere 3-Pin-Anschlüsse.

Gehäuse- und CPU-Lüfter im Überblick * Lüfter-Zubehör im Überblick *

Mittlerweile können einige PCs tatsächlich völlig auf Lüfter verzeichten und trotzdem Performance bringen, wie dieses Video zeigt

Acer Switch 7: Lüfterloser Performance-Künstler ausprobiert.

3-Pin auf 4-Pin und 4-Pin auf 3-Pin: Geht das?

  • computer-luefter-anschluss
    3-Pin-Lüfter lassen sich ohne Probleme an einem 4-Pin-Anschluss (PWM) betreiben. Allerdings kann der Lüfter dann natürlich nicht über das PWM-Signal in der Geschwindigkeit beeinflusst werden.
  • Hat man einen guten 3-Pin-Lüfter, kann man diesen auch ohne Bedenken als CPU-Lüfter am PWM-Anschluss des Mainboards verwenden. Der Lüfter dreht dann in der Regel immer mit voller Drehzahl. 
  • Auch PWM-Anschlüsse von Lüftern lassen sich an 3-Pin-Verbindungen auf dem Mainboard anschließen. Der vierte Slot des Lüfter-Steckers bleibt dann „leer“, der Stecker selbst ragt etwas über den Anschluss hinaus.
  • Im Normalfall ist allerdings auf dem Mainboard neben einem Anschluss noch so viel Platz, dass auch der etwas größere Stecker eines PWM-Lüfters auf einen 3-Pin-Anschluss passt.
  • Der Lüfter erhält dann allerdings kein PWM-Signal und läuft in der Regel ebenfalls mit voller Geschwindigkeit.
  • Wir haben es zwar noch nicht ausprobiert, können uns aber nicht vorstellen, dass PWM-Lüfter sich für eine Drehzahlregulation über die Versorgungsspannung eignen, da sie überhaupt nicht darauf ausgelegt sind.
  • Auf der anderen Seite gibt es auch Mainboards, die einen 3-Pin-Lüfter über die Spannung am PWM-Anschluss regulieren können.

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Lüfter per PWM (4-Pin) oder Spannung (3-Pin) steuern – So gehts

, die die Drehzahl über die Spannung modifiziert und intern verbaut werden kann (lässt sich per Software steuern).

Sowohl 3-Pin-Lüfter als auch 4-Pin-PWM-Modelle lassen sich in ihrer Drehzahl beeinflussen. Die Prinzipien sind allerdings zwei verschiedene:

  • 3-Pin-Lüfter werden über die Spannung gesteuert. Bis zu 12 Volt laufen dabei über Pin und Kabel zwei.
  • Das Tachosignal verrät dem Mainboard oder einer Lüftersteuerung dabei die genaue Drehzahl des Lüfters
  • Verringert man die Spannung mit einer Steuerung oder einem Adapter, verringert sich auch die Drehzahl.
  • Ab einer bestimmten Spannung drehen sich Lüfter allerdings nicht mehr bzw. laufen erst gar nicht an.
  • Faustregel: Mindestens fünf Volt sollten anliegen.

Gehäuse- und CPU-Lüfter im Überblick * Lüfter-Zubehör im Überblick *

Vor- und Nachteile von PWM: So funktioniert die Steuerung über den vierten Anschluss

Die Drehzahlregulation über die Spannung hat einige Nachteile, die Intel mit der Einführung des PWM-Anschlusses (2004) beheben wollte:

  • pwm-fan
    Die Drehzahl lässt sich nur indirekt und recht grob anpassen.
  • Die Drehzahlanpassung geht nur über einen kleinen Bereich 5-12 Volt, dabei ist der Anstieg der Spannung nicht unbedingt äquivalent zum Anstieg der Drehzahl.
  • Bei der Pulsweitenmodulation beträgt die Spannung am Lüfter immer die standardmäßigen 12 Volt. Das Problem der niedrigen Spannung, die ein Anlaufen des Lüfters verhindern kann, gibt es hier also nicht. 
  • Im PWM-Signal versteckt sich ein Taktzyklus, der den Lüfter in sehr kurzen Abständen an und wieder ausstellt. Dieser Wechsel findet so schnell statt, dass der Nutzer in der Regel davon nichts mitbekommt.
  • Durch die Anpassung der An- und Auszeiten erreicht der Lüfter die gewünschte Geschwindigkeit.
  • Dadurch entfallen die Nachteile, die eine Regulation über die Spannung verursacht.
  • Auf der anderen Seite kann es bei PWM, so wird immer wieder berichtet, zu unschönen Nebengeräuschen bei bestimmten Drehzahlen oder häufigem Drehzahlwechsel kommen.
  • Unsere Erfahrung hat allerdings gezeigt, dass diese Problematik bei neueren PWM-Lüftern vernachlässigt werden kann.

Lüftersteuerungen im Überblick * Lüftersteuerung von Corsair *

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Der ist eine der wenigen Lüftersteuerungen, die intern verbaut und per Software gesteuert werden kann. Außerdem bietet sie eine PWM-Kontrolle und kommt mit sechs Lüfteranschlüssen mit je vier Pins. Zusätzlich ist auch die Steuerung per Spannungsanpassung möglich.
  • Bei der Pulsweitenmodulation (pulse-width modulation) wechselt eine bestimmte technische Größe (in unserem Fall die Spannung in Form von Volt) zwischen zwei Zuständen, also 0 und 1.
  • Das Signal wird in einer bestimmten Frequenz gepulst und erreicht dabei einen durchschnittlichen Tastgrad, der sich aus der Verteilung der An- und Auszeiten ergibt.
  • Vereinfacht gesagt: Ist der Zustand im Mittel in der Hälfte 1, in der anderen o hat man einen Tastgrad von 50 Prozent.
  • Ist der Wert 1, läuft der Motor des Lüfters, bei 0 nicht. Der Lüfter läuft bei einem Tastgrad von 50 Prozent also mit einer ungefähren Stärke von 50 Prozent.
  • Der Wechsel zwischen an und aus ist dabei so schnell, dass man den Zustandswechsel selbst keinesfalls bemerken kann.
  • PWM-Lüfter arbeiten in einem Bereich um die 25 kHz, welches bedeutet, dass ein kompletter Zyklus (ein und aus) 25.000 mal in der Sekunde abläuft.
  • Nebengeräusche können zwar entstehen, sind allerdings eher selten und auf bestimmte Hertzzahlen beschränkt.
  • Bei 1000 Hertz beläuft sich eine Gesamtzeit der beiden Zustände auf 1 ms.
  • Während dieser immer gleich bleibt, kann sich die Länge von An und Aus jeweils anpassen.
  • Dieses Verhältnis bezeichnet man als Aussteuerungs- oder Tastgrad. Dauern beide Zustände jeweils 0,5 ms spricht man von einem Aussteuerungsgrad (duty cycle) von 50 Prozent.
  • Noch mehr zu Pulsweitenmodulation findet ihr bei den weiterführenden Links.

Was war dein erstes Betriebssystem? (egal ob Desktop oder Mobile)

Mein erstes Betriebssystem war Windows 3.1. Danach kam Windows 98, ME, XP und 7. Vista, Windows 8 oder Windows 10 sind nicht meine Betriebssysteme. Mittlerweile bin ich bei Linux Mint Cinnamon gelandet. Wie sehen eure Erfahrungen aus? Schreibt sie uns gerne in die Kommentare.

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