Una señal PWM (Pulse Width Modulation) es una onda cuadrada de ancho de pulso variable. Es una onda cuadrada en la cual el valor de "ancho de pulso" puede hacerse variar respecto del periodo, desde un mínimo prácticamente nulo, hasta un máximo casi igual al periodo, lo que llega a convertir la onda prácticamente en corriente continua. En la imagen siguiente vemos tres ejemplos de ondas PWM en las cuales el periodo es siempre el mismo, pero el ancho de pulso adopta distintos valores. Por ejemplo, supongamos que son equivalentes al 15, 50 y 90 por ciento del periodo.
En un motor de corriente continua, para regular la velocidad, lo que hacemos normalmente es ir aumentando la tensión desde cero hasta un máximo que en el caso de los motores de los ventiladores de PC es de 12 voltios. El problema de esto es que estando el motor parado, si vamos aumentando lentamente la tensión, hasta que no se llega a una tensión capaz de vencer el rozamiento (de las escobillas, los cojinetes del motor, etc) el motor no se mueve. Cuando se alcanza esta tensión, que puede ser con 5 o 6 voltios, el motor arranca, pero ocurre que el rozamiento una vez en marcha es menor que con el motor parado, de manera que una vez que arranca, lo hace ya con una cierta velocidad, y si entonces disminuimos un poco la tensión, podremos bajar un poco sobre la tensión de arranque hasta que se produce una situación inestable que produce la parada del ventilador.
Supongamos ahora que alimentamos el motor con una onda cuadrada en lugar de corriente continua, de forma que el pulso pase de 0 a 12 voltios y viceversa cada cierto tiempo.
Cuando al ventilador le llega el pulso de 12 Voltios, como esta tensión es muy superior a la que le hace arrancar, el ventilador arrancará con intención de ponerse a máxima velocidad, puesto que le llegan 12 voltios, su máxima tensión. Sin embargo, antes de que se alcance esa velocidad máxima, por ejemplo un milisegundo después, la corriente pasa otra vez a cero, con lo que el ventilador tiende a pararse. De nuevo antes de que se pare llega otro pulso de 12 voltios, etc. En principio el ventilador iría a tirones, pero la inercia, principalmente la inercia de giro del rotor del motor, que actúa como un volante, estabiliza el giro, alcanzando una velocidad que viene a corresponder aproximadamente a un porcentaje de la velocidad máxima, equivalente al porcentaje del ancho del pulso respecto al periodo de la onda. O sea: si el pulso dura la mitad del periodo, el ventilador se moverá como si lo alimentásemos con corriente continua de 6 Voltios, que es la mitad de la tensión máxima.
¿Cuál es entonces la ventaja? Pues que en el momento en que el ventilador recibe un pulso de 12 Voltios, supera todos los rozamientos y arranca (digamos que no sabe si el pulso va a ser muy largo o muy corto: arranca en cualquier caso) De modo que con pulsos extraordinariamente cortos que correspondan por ejemplo a un 10% del periodo, el ventilador se moverá como si la estuviésemos alimentando con 1,2 voltios, ¡pero se moverá! De hecho la velocidad es muy lenta, pero el ventilador no deja de moverse porque los pulsos de 12 Voltios vencen los rozamientos en cada periodo.
Y si queremos que un ventilador se mueva despacio con corriente continua, lo tendremos que mantener alimentada con corriente continua de tensión reducida, por ejemplo 4,8 voltios, pero no menos, porque se parará, con lo que la mínima velocidad que se puede conseguir será, por ejemplo, el 40% de su máximo de velocidad. Por el contrario con una onda cuadrada, hay momentos en que la tensión es cero, pero cuando hay tensión, hay 12 voltios. Por lo tanto es posible hacerlo funcionar a muy bajas revoluciones, cercanas a cero, mediante pwm.
Se podrá pensar si esta forma de mover el motor puede representar algún problema para el ventilador, por ejemplo un mayor calentamiento. No hay ningún problema puesto que el calentamiento es siempre producido por la disipación de la energía eléctrica consumida en el ventilador y no transformada en movimiento. La onda cuadrada transporta una energía que es proporcional al ancho del pulso, llegando a ser igual a la tensión continua cuando el ancho del pulso iguala al periodo. O sea que si el periodo es del 50% el motor se calentará lo mismo que si la alimentamos con 6 voltios de continua, que es el 50% de los 12 Voltios que puede soportar. De hecho, a velocidades muy bajas, como el ventilador alimentado con onda cuadrada, se sigue moviendo, algo de energía se emplea en ese movimiento, mientras que con la continua equivalente el ventilador no se mueve, toda la energía se transforma en calor, luego el calentamiento será incluso mayor.
La consecuencia de todo esto, es que alimentando los ventiladores con una corriente pulsante de ancho de pulso variable (que es lo que conocemos como PWM) se obtiene una regulación superprecisa de la velocidad, y en particular a velocidades lentas y muy lentas, que no se pueden alcanzar con reguladores de tensión continua variable.
