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1、I专题报道IFeotUreReport5.函使用PWM控制直流风扇.美高森美公司高级市场解决方案经理}>尺的no010丫风扇应用概述声"通过控制风扇速度,可以有效地解决以上问最近几年来,业界对于利用集成电路控制题"风扇在较低转速下运行所消耗的功率较少,用于各种电子设备的冷却风扇速度的兴趣一直在这可延长电池寿命,又能减少风扇发出的噪声,增长"并增加风扇的使用期限"电子产品,尤其消费电子产品的尺寸,每天都在显著减小,但是由于在芯片上运行的应用控制速度的方法程序日趋复杂,芯片产生的热量却在增加"有两,.开I关(ONIOFF)控制:这是最简单的方种方式可以去除所产生的热量"一种方法就是使法"当
2、特定元件的温度超出闹值时,可以使用驱用无源元件,比如散热器和热导管,第二种方法动信号开启风扇;或者当温度低于阂值时关闭风就是使用有源元件,比如冷却风扇"在许多消费扇"虽然该方法非常简单,但缺点是在接通的这和其它产品中,可以观察到无源元件由于尺寸和成本原因而无法胜任"使用冷却风扇可在热源周一刻,风扇以全速运转并因此消耗了最大功率且产生了噪声"围产生气流,是去除热量的有效方法"2.线性控制:此方法通过调压器来控制施不过,在系统中增加冷却风扇将会增加功加在风扇上的DC电压"降低电压可以使风扇以耗"对于电池供电的系统,这是一个重要因素"较低的速度运转,且可增加电压使风扇以较高的另外,因为冷却风
3、扇是机械部件,因而会产生噪速度运转"此方法的优势是电压始终施加在风扇上"因此,在任何时候,转速计(tacho)信号都会图,转速计脉冲存在并被测量"这在脉宽调制控制技术中是不可能的"此方法的缺点是使用调压器将增加线路板的成本和空间,并且需要专用控制器来控制调压器"3.PWM控制:最广泛用于风扇转速控制的图2转速计脉冲的重建方法就是PWM控制"在此方法中,PWM驱动信号施加到连接至风扇的高侧或低侧的场效应晶体管伍eld一efecttransistor,FET)上"在特定频率上开关风扇,通过PWM信号的占空比(dutycyele)来控制风扇转速,而施加在风扇上的电压始终为2012石.困口脸面
4、瓜筑压圈.口.159C旧MI专题报道1FeotureReport图3使用SmartFusioncsoC的2线风扇转速控制电路1.2线风扇2.3线风扇3.4线风扇2线风扇有两个引脚:电源和接地"此风扇可以通过改变DC电压或者通过使用低频PWM驱动信号来控制"2线风扇没有转速计信号,因而没有用于测量风扇转速的信息"此类控制被称为/开环0"图4使用SmartFusionesoC和FET的3线风扇转速控制电路图3显示了采用SmartFusionesoC实现的2线,刁SV风扇电路实例"3线风扇有三个引脚:电源!接地和转速计"此风扇可以通过改变DC电压或者通过使用含佃dF.岛匕1低频PWM驱动信号
5、来控制"3线风扇有转速计信CSOC娜号,显示了风扇转速"用户可以基于转速计读取".1泌值,调节风扇转速,这可以称为/闭环0控制"在某些情况下,3线风扇还可以采用开环方式来图5使用SmartFusionesoC和达灵顿复合晶体管对(Darlington控制"图4和图5显示了采用smartFusionesoe来尸air)的3线风扇转速控制电路实现的3线风扇电路实例"4线风扇有四个引脚:电源!接地!转速计和PWM输人"PWM输入用于控制风扇转速"在一个4线风扇中,电源只给线圈供电,而不是用白旧d下乞拍叹们于整个风扇的电源开/关,因此可以获得任何时CS-罄间点的转速计信息"此类风扇不需要脉冲展
6、宽技术"为减少整流噪声,PWM频率可以提高到20KHz以上"采全或零"此方法的最大优势是设计简单!外部用此方法,可以去除可听范围的整流线圈噪声"电路少!且成本低"缺点是因为电压并不总是图6显示T采用SmartFusionesoC实现的4线风扇施加在风扇上,转速计信号将被PWM驱动信号电路实例"大幅削减"实际上,转速计信号将跟随PWM信号而变化"要避开这个问题,应该采用/脉冲设计概述展宽0技术来获得转速计信息"SmartFusionesoC是唯一集成有FPGA!32图1显示了由于PWM驱动信号的存在,经大位ARMCortex一M3处理器!可编程模拟部件和丰幅削减/改变后的转速计信号"富接
7、口的器件"这些独特特性使得SmartFusion图2显示了使用脉冲展宽原理从实际转速计信号中重建转速计信号"csoC成为DC风扇转速监测和控制应用的理想选择"本文将说明如何利用SmartFusione反尤的特性,OC风扇的类型演示如何控制不同类型的L义:风扇,包括2线!3线和有三种主要的DC风扇类型:4线风扇,以及如何定制设计以满足特定需求"60皿目娜日国翔基础电子120125C曰MI专题报道IFeoture尺eport图g原始转速计和经滤波转
