一、4线PWM风扇调速器工作原理

（1）4线PWM风扇定义

市面4线直流风扇4根引脚定义：
1. VCC：供电正极（5/12/24V）
2. GND：电源地
3. PWM调速信号（输入，0~5V数字脉冲，风扇内部根据占空比调速）
4. TACH测速（输出方波，反馈实时转速给MCU）
区别3线风扇：4线信号独立，功率与调速分离，仅改变PWM信号即可无级调速，不改变主供电电压，噪音更低、线性更好。

（2）快充输入供电原理

Type-C PD/QC快充输入，支持5V/9V/12V/15V/20V多档快充电压输入；
前级采用同步Buck降压电路固定输出12V给风扇主功率轨，同时稳压3.3V给EN8F1812主控；
MCU可监听CC引脚分压识别快充档位，自动适配宽输入，避免高压烧毁低压器件。

（3）旋钮调速核心逻辑

B10K线性电位器分压接入MCU 12bit ADC：
- 旋钮左旋→分压电压低→映射低PWM占空比→风扇低速；
- 旋钮右旋→分压电压高→映射高占空比→风扇满速；
软件线性映射0~100%占空比，0%可停机，实现0~100%无级调速。

（4）监测与保护原理

1. TACH测速引脚捕获风扇方波，Timer1计数换算实时转速，数码管显示RPM；
2. 功率回路采样电阻+芯片内置OP运放采集风扇电流，堵转/短路立刻切断PWM；
3. NTC热敏监测PCB功率管温度，超温降速告警；
4. 低压/高压输入保护，快充电压异常锁定输出。

PWM风扇调速器功能

1. Type-C PD/QC快充宽压输入（5~20V自适应）；
2. B10K旋钮0~100%无级PWM调速，支持停机；
3. 数码管实时显示风扇转速RPM、输入电压、输出电流；
4. 风扇堵转、短路、高温三重保护；
5. 记忆旋钮档位，断电重启恢复上次转速；
6. 无操作30s数码管熄屏低功耗；
7. 4线风扇标准接口，兼容机箱/水冷/工业直流风机。

二、EN8F1812芯片资源

4线PWM风扇调速器用到哪些芯片资源

1. 供电2.2~5.5V，Buck输出3.3V稳定给MCU；
2. 多路12bit ADC：旋钮电位器、快充输入电压、风扇采样电流、NTC温度四路采集；
3. 内置OP0差分运放：放大采样电阻微小压差，无需外置TL082；
4. TIMER3硬件12bit高频PWM（25kHz，风扇标准调速频率，无啸叫）；
5. TIMER1 16位捕获模式：读取TACH测速方波，精准计算转速；
6. 硬件IIC/IO动态扫描数码管；
7. 256Byte EEPROM：保存旋钮档位、保护阈值；
8. 多级低功耗模式、硬件WDT抗快充电磁干扰；
9. SOP16小封装，小巧调速模块PCB适配。

三、4线PWM风扇调速器硬件模块

1. Type-C PD快充输入+同步Buck 12V功率电源模块
2. EN8F1812 SOP16最小主控系统
3. B10K旋钮ADC调速采集电路
4. OP0运放风扇电流堵转检测电路
5. TIMER3 25kHz PWM风扇调速输出电路
6. TACH测速捕获+NTC测温采集
7. 数码管显示+故障指示灯交互

分电路详细设计

（1）快充输入Buck电源电路

1. Type-C母座CC引脚10k分压接入PB4，MCU识别5/9/12/15/20V快充档位；
2. 前级SC8703同步Buck升降压芯片，宽压5~20V输入，固定12V输出给4线风扇VCC；
3. 次级LDO AMS1117-3.3给MCU、传感器、数码管供电；
4. 输入并联双向TVS、3A PPTC，快充浪涌短路保护。

（2）旋钮调速分压电路

B10K线性电位器：一端3.3V、一端GND、滑片接PA0(ADC0)；
并联0.1μF滤波电容，消除旋钮滑动杂波，ADC每20ms采样一次。

（3）风扇电流OP0采样电路

风扇GND低端串联10mΩ/2W精密采样电阻，两端接入OP0差分输入；
软件配置OP0 20倍增益放大压差，ADC读取换算工作电流；
阈值：持续＞1.2A判定堵转，立刻关闭PWM调速信号。

（4）4线风扇PWM输出电路

PB0输出25kHz TIMER3硬件PWM，串联1k电阻上拉至3.3V匹配风扇PWM输入电平；
4线风扇VCC直接取自Buck 12V，GND共地隔离，避免功率地干扰模拟采样。

（5）TACH测速捕获电路

风扇TACH输出开漏方波，上拉10k至3.3V接入PA5(T1CH0)；
TIMER1开启输入捕获模式，测量方波周期，软件换算每分钟转速RPM。

（6）数码管与交互电路

3位红色数码管，PB1段码、PB2动态位选扫描；
PB5短按切换显示页面：转速/输入电压/风扇电流；
PB3红灯：堵转/超温/输入异常间歇告警闪烁。

4线PWM风扇调速器BOM清单

1. 主控：EN8F1812 SOP16 ×1
2. 快充电源：SC8703 Buck-Boost、AMS1117-3.3
3. 调速外设：B10K线性旋转电位器
4. 采样传感：10mΩ采样电阻、10K 3950 NTC
5. 风扇驱动：PWM上拉电阻、4线风扇端子座
6. 显示：3位数码管、故障红灯
7. 时钟：8MHz无源晶振、全套0805阻容
8. 防护：SMF05C TVS、3A PPTC、肖特基二极管
9. 结构：Type-C母座、小型塑胶外壳

四、EN8F1812程序功能逻辑

（1）上电初始化流程

1. 系统时钟8MHz，OP0运放开启20倍差分增益；
2. TIMER3配置25kHz 12bit PWM（风扇标准频率）；
3. TIMER1开启输入捕获用于TACH测速；
4. 多路ADC初始化，启用内部1.0V FVR基准；
5. WDT看门狗开启1s喂狗；
6. 读取EEPROM上次旋钮占空比，自动恢复转速；
7. 采集输入电压、温度，自检故障。

（2）五大核心运行状态机

状态1：待机显示状态
1. 每20ms采集旋钮ADC值，线性映射0~4095→0~100% PWM占空比；
2. TIMER1持续捕获TACH方波，计算RPM转速；
3. 循环采集输入电压、风扇电流、功率管温度；
4. 30s无按键/旋钮操作，数码熄屏进入浅休眠；
5. 转动旋钮/按按键自动唤醒。

状态2：正常调速运行状态
1. 实时刷新TIMER3 PWM占空比跟随旋钮位置；
   - 旋钮最低位：占空比0，风扇停机；
   - 旋钮最高位：100%满速；
2. 实时判断电流、温度，无保护条件持续输出PWM；
3. 每5s自动把当前占空比存入EEP记忆；
4. 短按PB5切换数码显示页面（转速/电压/电流）。

状态3：故障锁定保护状态
触发任一条件进入锁定，PB3红灯闪烁：
1. 风扇电流＞1.2A持续200ms → 堵转/短路；
2. NTC温度＞60℃ → 功率管过热；
3. 快充输入电压＜4.8V或＞21V → 电压异常；
锁定后PWM强制关闭，短按按键复位解锁。

状态4：低功耗休眠状态
30s无操作：关闭数码管扫描、降低ADC采样频率；
仅保留旋钮、TACH低速采样，静态电流＜100μA；
旋钮一动立即唤醒恢复调速。

状态5快充档位识别子流程
上电/插拔快充头，ADC读取CC分压电平，识别5/9/12/15/20V；
输入电压偏离档位超过1V判定充电器异常，触发低压告警。

（3）软件优化核心算法

1. 旋钮滤波算法：连续5次ADC取均值，滑动消除滑动毛刺，转速无抖动跳变；
2. 转速换算校准：根据TIMER1捕获周期精准换算RPM，误差±10RPM；
3. PWM频率25kHz，避开人耳听觉，风扇无高频啸叫；
4. 分段保护防抖：单次尖峰电流不判定堵转，持续过载才锁输出；
5. 断电记忆：每次调速自动保存档位，重启不用重新调旋钮；
6 多页面轮显，兼顾玩家查看转速/功耗需求。

五、4线PWM风扇调速器方案核心优势

1. 内置双OP差分运放，省去外置电流放大芯片，简化电流检测电路；
2. 硬件25kHz高精度12bit PWM，4线风扇标准调速波形，调速顺滑无噪音；
3. TIMER1硬件捕获TACH测速，无需软件计时，转速测量精准；
4. 原生多路ADC同时处理旋钮、快充电压、电流、温度四路信号；
5. PD快充宽压自适应，5~20V所有氮化镓/手机充电器通用；
6. 多重硬件+软件保护，堵转高温自动停机，保护风扇与电源；
7. 旋钮无级调速+数码转速显示，区别普通无显示简易调速模块。