Resumen: El control de la velocidad de un ventilador sin cepillo de la CC se discute. Algunos ejemplos de controladores de velocidad del ventilador-discretos e IC se muestran. El artículo presenta 12V, 24V, 48V y diseños, así como las versiones aisladas. retroalimentación del tacómetro para control de velocidad se trata.
Una versión similar de este artículo apareció en junio de 2001 de Diseño Electrónico revista Análoga Suplemento.
El control de velocidad de la CC sin escobillas fans de uso en ordenadores personales y otros tipos de equipos electrónicos se complica por su comportamiento no lineal. En la figura 1 muestra, los motores no funcionan en absoluto hasta que la tensión llega a un voltaje de inicio muy variable y la velocidad es sólo aproximadamente lineal más allá de ese punto.
Figura 1. Este gráfico muestra la tensión frente a la velocidad de un ventilador típico de corriente continua sin escobillas. comienza admiradores de inflexión entre 3V a 5V, pero la predicción de la tensión exacta de partida es difícil. El punto exacto varía de un ventilador del ventilador sobre la vida de funcionamiento del ventilador y en función de las condiciones ambientales. Aunque la gráfica es lineal por encima del punto de partida, la mayoría de los aficionados sólo se aproximan a una relación lineal de la tensión a la velocidad. De circuito cerrado regulación la velocidad del ventilador supera todas estas dificultades.
Circuitos que regulan la velocidad del ventilador puede superar estas dificultades. La disponibilidad de motores con potencias tacómetro facilita el diseño de estos circuitos.
El amplificador básico de control de ventiladores
Desde hace algún tiempo ha habido circuitos integrados (ICs) disponibles que incluyen un DAC ( a analógico convertidor de señal digital ) para controlar la velocidad del ventilador. Estos circuitos incluyen monitores de PC del sistema de salud y de control del ventilador VA-dedicada como el MAX1669 con una salida lineal del CAD, así como PWM de salida. Aunque ha sido diseñado para su uso en PCs, estos circuitos integrados han encontrado uso en otros tipos de equipos electrónicos. Están equipadas con I ² C o SMBus interfaces de comunicación con el controlador, el procesador, o una computadora. Por lo general los resultados del CAD se introducen en uno de los dos tipos de circuitos de amplificador analógico a intensificar su voltaje de salida para su aplicación a un ventilador.
Estos sistemas son "lazo abierto" y con sujeción a los requisitos de voltaje de arranque. Un enfoque común es para alimentar a todo el voltaje del ventilador para un corto intervalo de tiempo antes de bajar a alcanzar la velocidad deseada. La velocidad más baja posible y se determina empíricamente, ya que varía con el tiempo y las condiciones, requiere de reverificación constante.
La figura 2 muestra un esquema para un basado en circuito abierto de control del ventilador del CAD simple. Está sujeto a las limitaciones de inicio. Aunque a menudo se usa con ventiladores equipados con salidas de tacómetro, los circuitos integrados sólo utilizar estos tacómetro señales para controlar la velocidad del ventilador y determinar si la velocidad cae por debajo de "perro guardián" límites. Debido a que estas señales de tacómetro son tan frecuentes, la oportunidad existe facilidad para cerrar el bucle de control del ventilador.
Figura 2. Simple control del ventilador de bucle abierto es proporcionada por algunos vigilancia de la salud, super I / Os, y los controladores de ventilador tipificado por el MAX1669. Este diseño podría aplicarse con cualquier CAD y cualquier interfaz. El VA vigilancia de la salud siempre han tenido los insumos para el tacómetro, pero sólo como una función de vigilancia para que el sistema host puede verificar que el ventilador está funcionando a una velocidad mínima. La señal del tacómetro no se utiliza directamente en el control del ventilador. Debido a problemas de inicio, algunos de gama del CAD se pierde, lo que resulta en un sistema que en realidad podría haber menos de 7 bits de control sobre la velocidad del ventilador de un DAC de 8 bits.
Circuito cerrado del amplificador de control de ventiladores
Una mejora se puede hacer para manejar los controladores de ventilador-CAD mediante el uso de un amplificador externo que se cierra el lazo alrededor del tacómetro. Este enfoque proporciona esencialmente de control lineal en toda la gama de códigos de bits DAC-8 desde 0 a 255. Desde el tacómetro ya está ahí, esta modificación sólo se requiere un poco de acondicionamiento de señal y un arreglo del amplificador adecuado. En el circuito se muestra en la Figura 3 , los impulsos del tacómetro están condicionados para que todos la información de ancho de pulso se quita (diferenciados) y tasa de información sigue siendo pulso solamente. Los pulsos que representan la velocidad del ventilador o la frecuencia se utilizan como la información a un motor de control de amplificador que integra.
Figura 3. Este amplificador de circuito cerrado de control de ventiladores se usa con circuitos integrados, tales como los que se muestran en la Figura 2. Este diseño utiliza las señales de tacómetro para la retroalimentación. Esto proporciona un control lineal en el rango de salida total de la DAC. El ventilador se iniciará de forma fiable en cualquier entorno sin necesidad de tener el ventilador a la primera velocidad plena.
La constante de tiempo de la diferenciación se establece inicialmente en proporcionar pulsos sólo inferior a la duración del tacómetro del pulso más corto a la velocidad del ventilador completo. Esto por lo general proporciona poca ganancia también. ganancia se puede aumentar al disminuir el valor de cualquiera de R2 o C1. Ganancia debe ser regulada de manera que el ventilador apenas alcanza la velocidad máxima con la plena potencia de CAD aplicado a la entrada del circuito amplificador.
La constante de tiempo del integrador se establece para proporcionar una respuesta suave a los cambios de velocidad sin ningún tipo de rebasamiento o la caza. Normalmente, esto se hace de forma empírica con el ventilador y el sistema real. Las parcelas en la Figura 4 yFigura 5 muestran la respuesta del amplificador con el condensador de la integración, C2, en dos valores, 0.1μF y 1.0μF. Cualquiera de estos valores cumple con los criterios habituales para la estabilidad, que dicta menos del 25% rebasamiento.
Figura 4. Este gráfico muestra el amplificador de bucle cerrado de control de ventiladores con un condensador que integra 0.01μF ya que responde a una entrada escalonada de cambio.
Figura 5. Este gráfico muestra el amplificador de bucle cerrado de control de ventiladores con un condensador que integra 1μF ya que responde a una entrada escalonada de cambio.
Soluciones Integradas del Reglamento del ventilador
-Regulación de la velocidad del ventilador de diseño se simplifica en gran medida mediante el uso de un IC dedicado como elMAX6650/MAX6651 .
El MAX6650 está diseñado para controlar un solo ventilador. El MAX6651 controles de un solo ventilador y puede supervisar y actuar como un perro guardián de tres salidas, tacómetro de ventilador adicional. Múltiples MAX6651s se pueden sincronizar para controlar varios ventiladores. Estos reguladores de velocidad de ventilador de la interfaz a un I ² C o SMBus y utilizar el tacómetro comentarios de los fans para regular su velocidad. Amplia capacidad de programación se adapta a una variedad de velocidades del ventilador y tipos.Figura 6 muestra una conexión típica para el MAX6650.
Nota en la Figura 6 que el MAX6650/MAX6651 se utiliza con un pase externa del transistor . De votos se toma de la fuga del transistor a la terminal en el CI etiquetados FB, ya que la etapa de salida de la MAX6650/MAX6651 es un análogo del CAD y la combinación de amplificador. Este DAC combinación de amplificador necesita comentarios locales. La retroalimentación del circuito completo es realmente fan de señales de tacómetro, y esto también se devuelve a la MAX6650/MAX6651. Estos dispositivos conducirá el ventilador hasta que la señal del tacómetro coincide con el periodo programado en la velocidad de registro en el MAX6650/MAX6651.
Figura 6. El MAX6650 ofrece una completa e integrada solución de interfaceable para la regulación de la velocidad del ventilador.
El control de alto voltaje Fans
Algunos fans se clasifican de 24V a 48V y el MAX6650/MAX6651 se puede adaptar fácilmente para controlar estos ventiladores de alto voltaje. Simplemente atenuar las señales de retorno y el tacómetro en una cantidad proporcional a la diferencia entre la oferta real y 12V.En esencia, el MAX6650/MAX6651 puede ser "engañado" al pensar que se trata de controlar un ventilador de 12V. Esta modificación se realiza con redes de atenuación simple en las salidas de votos y el tacómetro.
Al establecer los valores de estos atenuadores, la señal de realimentación del tacómetro en el pin TACHO deben mantenerse siempre más positivo que el voltaje en el pin FB. Esto se hace con una atenuación ligeramente mayor en la red de FB. La red de FB en realidad puede tolerar una amplia gama de atenuación, ya que sólo establece el aumento local de la etapa de salida MAX6650/MAX6651. Esa etapa de salida está todavía encerrado en el bucle de retroalimentación mayor formado por la señal de TACHO.
Figura 7 muestra un circuito para conectar el MAX6650/MAX6651 a los fans más alta tensión. R1 debe ser lo suficientemente grande para evitar la carga de la resistencia pull-up, I pullup . R1 y R2 se establecen para un factor de atenuación proporcional al aumento de la tensión superior a 12V. Por ejemplo, en la figura 7 R1 y R2 atenuar la señal del tacómetro a un cuarto del valor en el ventilador, ya que el ventilador funciona a 48V. Una vez que el factor de atenuación para R1 y R2 se ha determinado, seleccione R3 y R4 para tener un factor de atenuación de un poco más para que el voltaje de la regeneración es más negativa que la señal del tacómetro en todo momento. En la figura 7, la señal de retorno es una quinta parte del valor en el drenaje de Q1. La relación entre el cuentarrevoluciones y la señal de retorno se representa en el ámbito de aplicación se muestran huellas de la Figura 8 . Esta relación de atenuación es necesaria, ya que el umbral del tacómetro, que se hace referencia al pin FB, es de aproximadamente 1,25 V por encima del pasador de FB.
Figura 7. Este circuito permite que el MAX6650 para controlar un ventilador de 48V, atenuando el tacómetro y señales de retorno a niveles similares a lo que un ventilador de 12V produciría. En este diseño seleccionar un MOSFET con un voltaje adecuado. El peor de los casos la disipación será 0,25 × I FAN × V FAN , donde FAN es el ventilador de la corriente nominal y V FAN es la fuente de 24 V a 28V. Considere esto la determinación de las necesidades de calor, cuando se hunde.
Figura 8. La foto ámbito de aplicación de la izquierda se toma a 780 rpm, la conducción de un motor de 48V. El derecho de seguimiento se toma a 1526 rpm. La forma de onda cuadrada es la señal del tacómetro en el pin TACHO del MAX6650. La línea recta es la retroalimentación adoptadas en el pin FB del MAX6650. Tenga en cuenta que el voltaje en el pin FB es más negativo que el TACHO pasador en el rango de funcionamiento del ventilador. Esto se consigue mediante el establecimiento de la combinación R3/R4 en la figura 7 para la atenuación de poco más de la combinación R1/R2.
Aislado Ventilador
En algunos sistemas de la alta fluctuación de las corrientes de tierra de fans causar problemas de ruido debido a los lazos de tierra.Problemas de circuito de tierra son fácilmente resueltos por el aislamiento galvánico . El esquema de la figura 9 se puede utilizar para aislar cualquier I ² C o ventilador controlador SMBus, incluidos los mencionados anteriormente o MAX1669 MAX6650/MAX6651. Este circuito se aprovecha de la fuente de alimentación del ventilador ya tan aislados que el MAX6650/MAX6651 no tiene que incluir un aparte 5V aislado caro -DC convertidor CC . El MAX6330/MAX6331 regulador de la desviación proporciona una manera económica y confiable para regular hacia abajo desde la 48V. El paquete SOT23 del MAX6330/MAX6331, combinado con el tamaño de la caída resistencia de 5W, se compara favorablemente con la de un regulador de paso y disipador de calor . Por otra parte, la resistencia de 5W es más fácil y menos costoso de instalar que un disipador de calor.
Figura 9. circuitos aislados de control del ventilador son útiles cuando el ruido de fondo de las corrientes de alta del ventilador puede ser un problema. IC1 e IC2 comprenden un aislador bidireccional digital para la línea de datos. Desde el MAX6650/MAX6651 es sólo una entrada para el reloj, el aislamiento unidireccional puede ser utilizado para el reloj con IC3. IC4 es una adición opcional de pareja.
En la Figura 9 un circuito de aislamiento óptico bidireccional aislados de la línea de datos. El circuito del aislador bidireccional se ha descrito previamente en la literatura. ¹ , ² IC1 e IC2 están conectadas entre sí de modo que una baja en cada lado de los resultados en un punto bajo en el otro lado, sin el circuito de aislamiento de las instalaciones.
Prácticamente todas las I ² C y dispositivos SMBus discutidos aquí tienen pines de entrada de reloj que sólo (a diferencia de algunos que VA ² C, que puede "estirar" el reloj de la celebración de la baja del reloj). Este diseño simplifica el aislamiento al requerir sólo un aislador unidireccional sola. La mayoría de estos dispositivos también tienen salidas de vigilancia o de alerta que pueden acoplarse de nuevo al controlador con otro aislador unidireccional.
Ventilador de velocidad vs Reglamento de Control de la velocidad del ventilador
control de ventilador de bucle cerrado supera la no linealidad inherente involucrados en el control de los fans de DC sin escobillas. Control del ventilador se convierte entonces en la regulación la velocidad del ventilador. exacto de la velocidad del ventilador está garantizado, incluso más de las variaciones del ventilador al ventilador y debido al envejecimiento. regulación del ventilador de bucle cerrado se logra fácilmente con disponible de control de ventiladores y circuitos integrados de vigilancia de la salud mediante el uso de un circuito amplificador de circuito cerrado en su producción. Más recientemente, circuitos integrados de ofrecer un Reglamento de la velocidad del ventilador.
Estos mismos métodos se adaptan fácilmente a los circuitos que abordan las necesidades más limitadas. Muchas aplicaciones tales como ventiladores de uso de las telecomunicaciones 48V, y estos circuitos y circuitos pueden ser adaptados para ese uso. métodos de aislamiento galvánico pueden resolver los problemas desordenado circuito de tierra-que en ocasiones se presentan con picos de corriente del ventilador de gran tamaño.
¹ Steele, Jerry, "Aislar de adquisición de datos en un bus bi-direccional," Diseño Electrónico , 6 de noviembre de 1995.
² Steele, Jerry, "Sensor de temperatura que utiliza ² aislador C", EDN , 6 de junio de 1996.
MAX1669
Fan Control remoto y sensor de temperatura con la interfaz en serie de SMBus
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Microfuerza Cmos Step-Up regulador de conmutación
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5V fijo / salida ajustable, Step-Up reguladores de conmutación
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