里放入更众高速运转的晶体管,但这必将导致发烧。为了把这些高功率IC放进更小的封装内,就务必有用管理热统治题目。正在许众运用中运用
因为直流无刷电扇易用、牢靠,以是是大部门电子产物的首选计划。它是一个两头器件,加上直流电压即可任务。其直流电压电压有5V,12V,24V和48V,目前选和的12V电扇较众。跟着12V的省略,5V电扇的用量将会扩张。电信范畴凡是运用48V电扇。直流无刷电扇的换向整流是正在电扇内部通过电子形式支配的,老式直流电扇运用呆滞工刷子,于是会发生较高的EMI,并易于损坏。而无刷电扇用和开合来代替呆滞式刷子,从而伸长了运用寿命,是一种纯粹易用、任务牢靠的两头器件。直流无刷电扇的端电压差异,其转速和破费的电流也差异(成正比)。
假使直流无刷电扇有很高的牢靠性,但它依然是呆滞器件。正在长工夫运用时,其电扇速率和冷却效劳能够会低落乃至失效,于是要对电扇实行衔接监测。许众电扇创制商供给有差异的监控形式,凡是分为:报警传感器和速率传感器两类。愚弄报警传感器可正在电扇速率低于某个门限值时给出报警信号。而某些创制商则用速率传感器给出与频率成正比的电扇速度的输出信号,凡是每转娄发生2个脉冲。报警传感器和速率传感器都可能供给漏极开道或内部上拉输出,内部上拉可能是TTL电平或电源电压。值得防备的是:用电扇速率支配电源电压的调动将会影响传感器和其它电道。况且实质计划中务必思索电扇的运用条款,(如最阴毒的温度局限、最大功耗、电扇的偏差和运用寿命等),任务正在妥当的条款下可能低落电扇速率,而正在最阴毒的条款下,则应加快电扇速率。合理支配电扇速率可能低落体系的噪声和功耗,从而伸长电扇的寿命并省略尘埃。
脉冲宽度调制法(PWM)是将电扇电源的开合频率设为固定值,通过调动其占空比来调治电扇速率的手段。占空比越大,电扇速率越速。这种支配形式的症结正在于采用符合的开合频率,即使频率太低,电扇速率将会随PWM周期而振荡。相反,即使频率过高,电扇内部的换向整流电道会断开电扇加快/减速电道的电源而导致电扇停转。凡是的频率局限是20Hz~160Hz。其它,PWM的上升和低落工夫要足够慢,以保障电扇的永恒安谧。PWM支配形式的便宜是驱动电道纯粹、有很好的启动个性、晶体管热量耗散小等。缺欠是扩张了电扇的应力,未便运用速率报警传感器,而速率报警传感器与电机运用统一电源供电,如电机电源以20Hz~160Hz频率接通或断开,则传感器也会随之合断或开启,从而遗失应有的检测性能。
正在PWM支配手段中,电扇的电压为额定值(比如12V电扇中的12V电源)或零电压,但因为电扇没有满负荷运转,于是它的反向电动势就会省略,这将导致PWM导通岁月的电流能够会大于寻常值。固然电扇的计划使共可能执掌较大的电池,但正在电扇启动阶段,电流将每秒扩张30倍,这将对电扇的牢靠性发生很大影响。假使如斯,PWM依然是低本钱运用的理思采用。
这种手段愚弄线性稳压器来调治电扇的直流电压,它央浼电扇可能任务正在较宽的电压局限内与PWM支配形式比拟,其便宜是可能运用速率和报警传感器;缺欠是功耗较大,须要管理启动和住手题目。正在用线性稳压器支配电扇两头的直流电压时,固然其功率破费将发生热量,但正在最大致冷和最小致冷形态下的功率破费却近似为零。由于正在最大致冷时,调剂管上的电压差近似为零;最小致冷时调剂管上的电流近似为零,于是功耗近似为零。正在电扇两头的电压为最大任务电压的一半时,其功耗最大,这时的功率耗散可由下式估算:
式中,V和I阔别是电扇的额定电压和额定电流,如1.2W的电扇的调剂管的功率耗散唯有300mW(12V的电扇任务正在6V)。于是电扇速率低落时可能节流必然的功率。启动和住手是联系联的,电扇正在启动前须要必然的启动电压。电扇运转后,一朝电扇电压低落到住手电压,电扇就会住手运转。启动电压凡是等于或稍大于住手电压,常常是电扇额定电压的25%~50%,正在没有速率监控时,判决电扇是运转仍然住手有两种手段:第一是保障电扇两头的电压永远大于启动电压,凡是可树立该电压大于额定电压的60%,以低落电扇电压的支配局限。第二是运用带有转速计的电扇,并由微支配器对转速计实行监控。正在电扇没有启动或住手前,愚弄软件可能领悟其形态,然而这种手段将增大计划的庞杂水平和软硬件资源。
同线性稳压形式一律,DC-DC开合形式也是通过支配电扇两头的直流电压来支配电扇速率,所差异的是这种形式采用的开合形式。这两种形式的优缺欠根基沟通,有一点差异的是DC-DC开合形式的理思效劳是100%,于是不会发生热量。实质上DC-DC开合支配器的效劳常常是75%~95%,,效劳升高,本钱和庞杂水平就会扩张。唯有正在电扇任务电压低落低时才会节流功率,当任务电压是饱和电压的一半时,功耗低落的幅度最大。节流功率的价钱是本钱和庞杂水平的提升,于是DC-DC形式凡是用于例携体系以及须要大功率电扇或众个电扇支配的运用中。
以上三种形式可能是低端驱动也可能是高端驱动。高端驱动的电道稍庞杂一点,好处是电扇负端可能接地,速率和报警传感用具有沟通的参考地,况且易于接口。低端驱动不须要电平转换,但速率和报警传感器须要电平转换电道。这时电扇的正端凡是维系正在恒定电压,而负端电压是可能支配和调治的,以是速率和报警传感器的参考点易调动,于是须要电平转换电道。
图1和图2是两个不带报警传感器和速率传感器的电扇速率支配电道,图1的MAX1669组成PWM支配形式,图2是MAX1669组成线性调治支配形式。图中的MAX1669既是温度传感器又是电扇支配器,两部门可独立任务并与微支配器相配合,其接口形式为SMBus。温度传感器通过安置正在远端的二极管来竣工,这个二极管也可能包蕴正在某些器件内部,比如XILINX公司的VIRTEX系列器件,如此会更凿凿地支配症结器件的温度并省去外部二极管。
当MAX1669检测的温度扩张时,可由软件来支配并提升电扇速率。电扇速率的支配与温度衡量无合,于是这是开环支配体系,不存正在安谧性题目。但无地直接清爽被支配件的实质温度,也无法直接领悟电扇是否失灵或制冷效劳是否低落。即使温度传感器放正在要制冷的地方,可计划成一个闭环体系,电扇速率扩张,温度低落。闭环体系须要防备安谧性的题目,同时会扩张软件的庞杂性。
图3是带有转速计的电扇速率支配电道。MAX6625用于衡量温度并通过相像I2C的两线接口授送至微支配器。两线接口将号召传送给MAX6650,由MAX6650来支配电扇的速率,MAX6650内部的接口电道可能联贯电扇的转速计(速率传感器),电扇速率通过SMB两线即可组成电扇速率支配器或电扇速率调治器。可用电扇速率支配器来支配电扇的两头电压,从而抵达支配电扇速率的方针。电扇速率调治器实质上是用转速计来对电扇速率实行衡量和调治。把MAX6650用于电扇速率支配器时,用微支配器从MAX6625读取温度,并从MAX6650读取速率,然后通过MAX6650里的DAC来支配电扇两头的电压和速率。微支配器务必不息地读取电扇速率和通过DAC来调治电扇速率,这正在启动和住手阶段尤为首要。正在用MAX6650实行速率调治时,可愚弄微支配器给邮速率指令,并用MAX6650自愿监控和调治电扇速率。一朝速率指令传送给MAX6650,微支配器就可能不再介入,如此可省略软件的任务量,即使MAX6650不行供给指令所央浼的支配电压,体系将发生报警信号给微支配器以发生结束。