【導讀】根據風(fēng)扇溫度控制風(fēng)扇速度是降低系統噪聲和延長(cháng)風(fēng)扇使用時(shí)間的有效方法，控制直流風(fēng)扇的無(wú)刷電機有多種方式，最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)一只晶體管實(shí)現開(kāi)/關(guān)控制。Maxim提供多種控制風(fēng)扇速度的器件，器件的輸出類(lèi)型既有驅動(dòng)2線(xiàn)或3線(xiàn)風(fēng)扇電源的線(xiàn)性輸出，也有驅動(dòng)4線(xiàn)風(fēng)扇控制輸入的PWM輸出。本文介紹了控制風(fēng)扇速度的集成電路(IC)。
調節風(fēng)扇速度
在必須精確控制風(fēng)扇速度的應用中，可以考慮采用帶有閉環(huán)RPM控制的風(fēng)扇控制器。MAX6650/MAX6651是最早推出的能夠實(shí)現風(fēng)扇速度調節的風(fēng)扇控制器IC。MAX6650/MAX6651是閉環(huán)風(fēng)扇控制IC，接受來(lái)自3線(xiàn)風(fēng)扇轉速計輸出的反饋信號。這樣能夠直接設定風(fēng)扇速度，而無(wú)須擔心啟動(dòng)和低速運行的可靠性問(wèn)題。MAX6650/MAX6651兩者都能夠驅動(dòng)多個(gè)風(fēng)扇(僅從其中一個(gè)風(fēng)扇反饋轉速信號)，而MAX6651能夠監測多達四個(gè)風(fēng)扇的轉速計信號。
圖1. MAX6650是真正的風(fēng)扇速度控制器，它和帶有轉速信號輸出的風(fēng)扇一起構成了一個(gè)反饋控制環(huán)路。
圖1描繪了MAX6650的一個(gè)典型應用。MAX6650根據編程在風(fēng)扇速度寄存器內的數碼控制風(fēng)扇速度，使風(fēng)扇轉速計周期與寄存器值成比例。由于通常風(fēng)扇每轉產(chǎn)生兩個(gè)轉速計脈沖，則所要求的風(fēng)扇速度寄存器值由下列等式計算：
其中：
- KTACH = 編程在風(fēng)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(shí)鐘頻率(典型值為254kHz)
MAX6650/MAX6651的其它優(yōu)點(diǎn)
MAX6650/MAX6651不僅能夠控制風(fēng)扇速度，而且還能夠完成很多其它功能。其中包括看門(mén)狗功能，可監視控制環(huán)是否穩定，風(fēng)扇速度是否超出程序設定的看門(mén)狗界限，以及其它一些通用的數字功能。限于文章的篇幅，關(guān)于其它功能的詳細信息，請參考MAX6650/MAX6651的數據資料。
MAX6650/MAX6651將設計師從那些復雜的、與閉環(huán)放大器相關(guān)的問(wèn)題中解脫出來(lái)，僅剩下選擇和安裝調整管的問(wèn)題。調整管選定后，如果滿(mǎn)足下式所列的條件，則無(wú)需額外的散熱：
其中：
- TJMAX = 最高允許結溫，來(lái)自晶體管制造商提供的數據資料
- TA = 最高允許的環(huán)境溫度
- PD = 功耗(同上述的等式3)
- θJ-A = 熱阻，結到外部環(huán)境，來(lái)自晶體管制造商提供的數據資料
如果上式條件不滿(mǎn)足，必須選擇合適的散熱器，以滿(mǎn)足下式：
其中：
- RθSA = 散熱器熱阻(來(lái)自散熱器制造商提供的數據資料)
- RθJC = 調整管結到外殼的熱阻(來(lái)自調整管制造商提供的數據資料)
目前尚未討論風(fēng)扇完全短路時(shí)的情況。如果發(fā)生，那么風(fēng)扇電源所能輸出的全部電流將流過(guò)調整管。如果需要考慮這種情況，則應該采用此時(shí)的電流和電壓值來(lái)計算功耗和散熱。作為另一種選擇，可以在調整管上增加一個(gè)限流電路，例如圖2所示的電路?？梢罁率接嬎阆蘖麟娮璧淖柚担?/div>
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(shí)際上是電流限制晶體管的基-射極電壓，變化率約為-2.2mV/°C。對于要求隨著(zhù)溫度的升高而降低限流值的應用，這個(gè)特性卻是很有用的。
圖2. 當調整管要求限制電流時(shí)，這個(gè)電路能夠實(shí)現該功能。
采用MAX6620控制多達4個(gè)3線(xiàn)風(fēng)扇
MAX6620具有極大的靈活性，可以為多個(gè)風(fēng)扇提供RPM控制。該器件能夠獨立控制多達4個(gè)風(fēng)扇，此外還可設置輸出電壓變化速率。該特性使風(fēng)扇速度的變化極為緩慢，不會(huì )在設備附近產(chǎn)生噪聲。圖3給出了MAX6620控制4個(gè)3線(xiàn)風(fēng)扇的典型電路圖。
圖3. 此處所示的MAX6620為4通道線(xiàn)性風(fēng)扇速度控制器，采用外部調整管為風(fēng)扇提供可變電源。MAX6620監測風(fēng)扇的轉速信號，由此調節電源電壓以實(shí)現要求的轉速計頻率。
采用MAX6639控制4線(xiàn)風(fēng)扇
4線(xiàn)風(fēng)扇帶有“速度控制”輸入，因而簡(jiǎn)化了風(fēng)扇速度控制過(guò)程。該輸入通常接收PWM輸入信號，風(fēng)扇速度即由PWM信號的占空比決定。在某些風(fēng)扇中，該速度控制輸入也接收電壓信號。
MAX6639監測兩個(gè)風(fēng)扇的轉速計輸出，調節PWM輸出的占空比，使風(fēng)扇進(jìn)行速度修正。同MAX6620一樣，MAX6639也包括多個(gè)功能，其中風(fēng)扇失效檢測和可調節PWM變化速率功能有助于降低風(fēng)扇速度變化時(shí)的噪聲。此外，MAX6639還包含兩個(gè)溫度檢測通道和可編程溫度-RPM控制算法，可根據溫度變化自動(dòng)控制風(fēng)扇RPM。圖4給出了MAX6639控制2個(gè)風(fēng)扇的典型電路圖。
圖4. MAX6639控制2個(gè)4線(xiàn)風(fēng)扇，MAX6639測量?jì)陕窚囟葦祿?，可根據溫度測量值控制風(fēng)扇RPM。
本文來(lái)源于Maxim。
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