改進風扇控製:關於風扇速度控製的考慮
發布時間:2017-02-14 責任編輯:wenwei
【導讀】根gen據ju風feng扇shan溫wen度du控kong製zhi風feng扇shan速su度du是shi降jiang低di係xi統tong噪zao聲sheng和he延yan長chang風feng扇shan使shi用yong時shi間jian的de有you效xiao方fang法fa,控kong製zhi直zhi流liu風feng扇shan的de無wu刷shua電dian機ji有you多duo種zhong方fang式shi,最zui簡jian單dan的de方fang法fa是shi通tong過guo一yi隻zhi晶體管實現開/關控製。Maxim提供多種控製風扇速度的器件,器件的輸出類型既有驅動2線或3線風扇電源的線性輸出,也有驅動4線風扇控製輸入的PWM輸出。本文介紹了控製風扇速度的集成電路(IC)。
調節風扇速度
在必須精確控製風扇速度的應用中,可以考慮采用帶有閉環RPM控製的風扇控製器。MAX6650/MAX6651是最早推出的能夠實現風扇速度調節的風扇控製器IC。MAX6650/MAX6651是閉環風扇控製IC,接受來自3線風扇轉速計輸出的反饋信號。這樣能夠直接設定風扇速度,而無須擔心啟動和低速運行的可靠性問題。MAX6650/MAX6651兩者都能夠驅動多個風扇(僅從其中一個風扇反饋轉速信號),而MAX6651能夠監測多達四個風扇的轉速計信號。

圖1. MAX6650是真正的風扇速度控製器,它和帶有轉速信號輸出的風扇一起構成了一個反饋控製環路。
圖1描繪了MAX6650的一個典型應用。MAX6650根(gen)據(ju)編(bian)程(cheng)在(zai)風(feng)扇(shan)速(su)度(du)寄(ji)存(cun)器(qi)內(nei)的(de)數(shu)碼(ma)控(kong)製(zhi)風(feng)扇(shan)速(su)度(du),使(shi)風(feng)扇(shan)轉(zhuan)速(su)計(ji)周(zhou)期(qi)與(yu)寄(ji)存(cun)器(qi)值(zhi)成(cheng)比(bi)例(li)。由(you)於(yu)通(tong)常(chang)風(feng)扇(shan)每(mei)轉(zhuan)產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)轉(zhuan)速(su)計(ji)脈(mai)衝(chong),則(ze)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de)風(feng)扇(shan)速(su)度(du)寄(ji)存(cun)器(qi)值(zhi)由(you)下(xia)列(lie)等(deng)式(shi)計(ji)算(suan):
其中:
- KTACH = 編程在風扇速度寄存器中的值
- tTACH = 轉速計信號周期
- KSCALE = 預分頻值(由MAX6650/MAX6651的配置寄存器設定,取值1至16,默認值4)
- fCLK = MAX6650/MAX6651時鍾頻率(典型值為254kHz)
MAX6650/MAX6651的其它優點
MAX6650/MAX6651不bu僅jin能neng夠gou控kong製zhi風feng扇shan速su度du,而er且qie還hai能neng夠gou完wan成cheng很hen多duo其qi它ta功gong能neng。其qi中zhong包bao括kuo看kan門men狗gou功gong能neng,可ke監jian視shi控kong製zhi環huan是shi否fou穩wen定ding,風feng扇shan速su度du是shi否fou超chao出chu程cheng序xu設she定ding的de看kan門men狗gou界jie限xian,以yi及ji其qi它ta一yi些xie通tong用yong的de數shu字zi功gong能neng。限xian於yu文wen章zhang的de篇pian幅fu,關guan於yu其qi它ta功gong能neng的de詳xiang細xi信xin息xi,請qing參can考kaoMAX6650/MAX6651的數據資料。
MAX6650/MAX6651將設計師從那些複雜的、與閉環放大器相關的問題中解脫出來,僅剩下選擇和安裝調整管的問題。調整管選定後,如果滿足下式所列的條件,則無需額外的散熱:
其中:
- TJMAX = 最高允許結溫,來自晶體管製造商提供的數據資料
- TA = 最高允許的環境溫度
- PD = 功耗(同上述的等式3)
- θJ-A = 熱阻,結到外部環境,來自晶體管製造商提供的數據資料
如果上式條件不滿足,必須選擇合適的散熱器,以滿足下式:
其中:
- RθSA = 散熱器熱阻(來自散熱器製造商提供的數據資料)
- RθJC = 調整管結到外殼的熱阻(來自調整管製造商提供的數據資料)
目mu前qian尚shang未wei討tao論lun風feng扇shan完wan全quan短duan路lu時shi的de情qing況kuang。如ru果guo發fa生sheng,那na麼me風feng扇shan電dian源yuan所suo能neng輸shu出chu的de全quan部bu電dian流liu將jiang流liu過guo調tiao整zheng管guan。如ru果guo需xu要yao考kao慮lv這zhe種zhong情qing況kuang,則ze應ying該gai采cai用yong此ci時shi的de電dian流liu和he電dian壓ya值zhi來lai計ji算suan功gong耗hao和he散san熱re。作zuo為wei另ling一yi種zhong選xuan擇ze,可ke以yi在zai調tiao整zheng管guan上shang增zeng加jia一yi個ge限xian流liu電dian路lu,例li如ru圖tu2所示的電路。可依據下式計算限流電阻的阻值:
其中,ILIMIT是期望的限流值。需要注意的是,該限流電路對溫度比較敏感。等式中的常數0.6實際上是電流限製晶體管的基-射極電壓,變化率約為-2.2mV/°C。對於要求隨著溫度的升高而降低限流值的應用,這個特性卻是很有用的。

圖2. 當調整管要求限製電流時,這個電路能夠實現該功能。
采用MAX6620控製多達4個3線風扇
MAX6620具有極大的靈活性,可以為多個風扇提供RPM控製。該器件能夠獨立控製多達4個風扇,此外還可設置輸出電壓變化速率。該特性使風扇速度的變化極為緩慢,不會在設備附近產生噪聲。圖3給出了MAX6620控製4個3線風扇的典型電路圖。

圖3. 此處所示的MAX6620為4通道線性風扇速度控製器,采用外部調整管為風扇提供可變電源。MAX6620監測風扇的轉速信號,由此調節電源電壓以實現要求的轉速計頻率。
采用MAX6639控製4線風扇
4線風扇帶有“速度控製”輸入,因而簡化了風扇速度控製過程。該輸入通常接收PWM輸入信號,風扇速度即由PWM信號的占空比決定。在某些風扇中,該速度控製輸入也接收電壓信號。
MAX6639監測兩個風扇的轉速計輸出,調節PWM輸出的占空比,使風扇進行速度修正。同MAX6620一樣,MAX6639也包括多個功能,其中風扇失效檢測和可調節PWM變化速率功能有助於降低風扇速度變化時的噪聲。此外,MAX6639還包含兩個溫度檢測通道和可編程溫度-RPM控製算法,可根據溫度變化自動控製風扇RPM。圖4給出了MAX6639控製2個風扇的典型電路圖。

圖4. MAX6639控製2個4線風扇,MAX6639測量兩路溫度數據,可根據溫度測量值控製風扇RPM。
本文來源於Maxim。
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