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在很多產(chǎn)品中，低或中速運行的風(fēng)扇已足以散熱，同時(shí)允許保留最高速模式以應付最糟糕的情形。本文闡述的電路使用線(xiàn)性電壓控制，并通過(guò)以低于廠(chǎng)商滿(mǎn)額定電壓的直流電壓來(lái)運行風(fēng)扇達到降低風(fēng)扇速度從而降低噪聲的目的。 SMBus溫度傳感器IC 市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的SMBus溫度傳感器IC包括測量IC周?chē)h(huán)境溫度的傳感器以及支持一個(gè)或多個(gè)外部傳感器(即一些廉價(jià)的、與二極管相連的三極管)的器件。 SMBu通信接口為系統微控制器提供簡(jiǎn)便的連接，而通過(guò)可寫(xiě)寄存器可對溫度傳感器的測量參數進(jìn)行配置。
許多SMBus溫度傳感器具有一個(gè)或兩個(gè)輸出，當溫度超過(guò)的某一極限值(已編程到IC寄存器內)，它們就會(huì )起作用(典型情況是變低電平)。設計工程師有望獲得1到3°C的典型傳感器精度和精細到1/8 °C的分辨率。 大多數DC無(wú)刷風(fēng)扇的通用驅動(dòng)電壓是+5V和+12Vdc。全速運行的風(fēng)扇會(huì )產(chǎn)生令人討厭的噪聲，因此，盡可能降低風(fēng)扇的速度就很重要。在降壓下運行直流風(fēng)扇且隨著(zhù)風(fēng)扇的老化，風(fēng)扇啟動(dòng)電壓會(huì )成為一個(gè)限制因素，因為軸承磨損會(huì )導致所要求的啟動(dòng)電壓增加。 風(fēng)扇的實(shí)際工作電壓范圍變化很大。某廠(chǎng)商額定+5V的風(fēng)扇可能用2Vdc就可以啟動(dòng)，而相同尺寸和規格的另一臺風(fēng)扇可能需要4Vdc才能啟動(dòng)。當所選風(fēng)扇的工作電壓低于廠(chǎng)商的額定值時(shí)，至關(guān)重要的是提取風(fēng)扇特征并加入一些裕量，這是考慮到磨損情況及風(fēng)扇之間存在差異。
智能控制 1．兩個(gè)三極管實(shí)現5V風(fēng)扇驅動(dòng)： 圖2所示的電路對于+3.3V和+5V供電的風(fēng)扇產(chǎn)品很有用。當溫度低于兩個(gè)極限設置時(shí)，開(kāi)漏輸出Out1和Out2被置為高，使R1和R2拉高P溝道FET Q1和Q2的柵極，將它們關(guān)閉。當溫度超過(guò)圖1中的極限值1時(shí)，Out1變?yōu)榈�，打開(kāi)Q1并通過(guò)肖特基二極管D1向風(fēng)扇施加大約3V的電壓。當Out2變低時(shí)，Q2打開(kāi)并向風(fēng)扇施加5V的電壓。D2確保5V電源不會(huì )通過(guò)Q1反向作用于3.3V電源。 該電路功效很高，因為三極管基極不消耗電流，它的作用是開(kāi)關(guān)，直接將風(fēng)扇連接到電源軌上。選擇Ron＜ 0.75Ω@ Vgs=3V的P溝道FET可以保持電壓降和功耗較低。低功耗就容許風(fēng)扇采用小外形SOT-23器件來(lái)做到400mA@5V的額定電流。 2．單個(gè)三極管實(shí)現5V風(fēng)扇驅動(dòng)
圖3所示的電路采用一個(gè)PNP三極管來(lái)控制風(fēng)扇的三個(gè)速度：停轉、中速和高速。當溫度低于兩個(gè)極限設置時(shí)，Out1和Out2都變高。Q1的基極沒(méi)有電流流過(guò)，因此它關(guān)閉且風(fēng)扇電壓為0V。 當溫度超過(guò)極限值1時(shí)，Out1驅動(dòng)變低且電阻分配器R1/R2將Q1基極的電壓設為1.8V。因基極電壓為Vbe，發(fā)射極電壓將比Vbe高0.7V，從而使風(fēng)扇電壓為2.5V(滿(mǎn)幅電壓的50%)。 當Out2變低時(shí)，它將Q1基極拉低到地電平，基極電流受到IC輸出最大吸收能力的限制，典型值為6-8mA@Vol=0.4V。由于基極電流有限，Q1的增益應大于100以確保最小電壓降及強大的三極管驅動(dòng)能力。輸出器件和Q1之間的電壓降將最大風(fēng)扇電壓限制為4.1V(滿(mǎn)幅電壓的82%)。 3．單個(gè)三極管實(shí)現12V風(fēng)扇驅動(dòng) 圖4所示的電路與單個(gè)三極管電路稍微不同，可以驅動(dòng)風(fēng)扇以低速、中速和高速運行。這樣的安排容許12V風(fēng)扇由輸出最高電壓為5V的IC所控制。
當IC兩個(gè)輸出都為高時(shí)，低速由電阻R1和R3設置。R1/R3電壓分配器將Q1基極電壓設置為5.0V，從而為風(fēng)扇提供大約6.3V的電壓(滿(mǎn)幅電壓的52%)。當Out1變?yōu)榈蜁r(shí)，可以實(shí)現中速，通過(guò)R2吸收電流來(lái)設置基極電壓為2.5V、風(fēng)扇電壓為8.8V(滿(mǎn)幅電壓的73%)。當Out2變低時(shí)，高速電壓達到11.1V(滿(mǎn)幅電壓的92%)。 本文小結 采用SMBus溫度傳感器可以控制風(fēng)扇的三個(gè)速度，其系統設計靈活性很高，成本很低。通過(guò)采用較低的兩個(gè)風(fēng)扇速度實(shí)現正常和高于平均功耗情形的運行，風(fēng)扇速度可以被設置用于靜音運行。最高速度可以專(zhuān)用于極端溫度條件下的運行，此時(shí)冷卻作用優(yōu)先于靜音運行。 |
