УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ВЕНТИЛЯТОРА

25bce523

Сейчас увеличивается энтузиазм к накопленным микросхемам, созданным для администрирования пропеллерами охлаждения в компьютерах и другом электронном оснащении. Малогабаритные вентиляторы недороги и используются в замораживании электронного оборудования не менее полвека.

Нагревание и остывание.

В электронике есть линия (в особенности в потребительской электронике) к понижению габаритов механизмов при одновременном повышении перспектив. При этом огромное количество элементов «втискивается» в небольшой размер.

В PC- нотбуках множество тепла создается микропроцессором; в проекторах – источником света. Это тепло должно отводиться быстро и качественно. Наиболее оперативный путь отвода тепла – это использование инертных элементов – радиаторов.

Но такой подход во всех случаях неэффективен, к тому же несколько дорог. Хорошей заменой считается серьезное остывание, для чего нужен вентилятор, гарантирующий поток воздуха вокруг элементов и так что предоставляющий тепло.

Вентилятор, разумеется, считается источником гула. Еще он употребляет электрическую энергию – это весьма значительный момент, если питание выполняется от батареи. Также, вентилятор – это машинный элемент системы, что не классифицируется оптимальным решением с позиции долговечности.

2-проводной вентилятор управляется за счет перемены вложенного напряжения, или перемены ширины импульсов низкочастотного ШИМ знака. Но в двухпроводном пропеллере отсутствует тахометрический знак, потому нельзя определить, с какой скоростью вертится вентилятор и вертится ли вообще. Такое управление пропеллером именуется регулированием с открытой петлей.

Скорость вращения 3-выводного вентилятора может обращаться теми же способами, что и при 2-выводном пропеллере: развитием значения регулярного напряжения или низкочастотной ШИМ. Отличие трехвыводного вентилятора от двухвыводного состоит в присутствии обратной связи от вентилятора к правящей схеме. Тахометрический знак демонстрирует, вертится ли вентилятор, и дает информацию о скорости вращения.

Тахометрический знак при питании вентилятора знаком регулярного тока представляет из себя квадратные импульсы. Данный знак находится, когда вентилятор питается регулярным током.

А в случае наличия низкочастотной ШИМ тахометрический знак достоверен лишь когда знак питание подано на вентилятор, другими словами во время импульса ШИМ. Когда знак ШИМ располагается в разъединенном пребывании, внешняя модель генерации тахометрического знака также выключена.

В связи с тем что выход модели тахогенератора как правило имеет открытый перемещение, то в момент малого уровня знака ШИМ данный выход будет располагаться в разъединенном (высокоимпедансном) пребывании. Так что, если рассматривать идеальный вариант тахометрический знак дает информацию о скорости вращения вентилятора, а в присутствии ШИМ это знак будет искажен и эти преломления могут стать причиной ошибки работы модели.

Чтобы получить надежную информацию о скорости вращения при ШИМ- управление скоростью вентилятора, необходимо время от времени подключать питание на определенное довольно длительное время, чтобы определить этап тахометрического знака.

Кроме выводов питания, земли и тахометрического, в 4-проводных пропеллерах есть также вход ШИМ, который используется для администрирования скоростью вращения вентилятора. Вместо подключения/выключения питания всего вентилятора, при этом срабатывают/выключаются лишь драйверы катушек привода, а выходной тахометрический знак доступен когда угодно времени.

Вложение/исключение катушек сопровождается генерацией определенного переключательного гула. При управлении подключением катушек с частотой выше 20 кГц знак выходит за границы испытываемого спектра, потому как правило частота ШИМ при управлении пропеллерами достаточно высока и превосходит 20 кГц.

Второе преимущество четырехпроводных пропеллеров – скорость можно снижать до 10% от предельного значения. Главные преимущества этого способа – гарантировано предельное остывание и предельно упрощается модель.

Но в связи с тем что вентилятор регулярно интегрирован, его источник производится и потребляется очень много электрической энергии, даже если остывание в настоящее время не требуется. Также вентилятор при функционировании шумит.

Пороговая модель подключения/выключения.

Это следующий по простоте способ. Вентилятор включается лишь когда требуется остывание и располагается в неработающем пребывании все другое время. Необходимо только установить требование, при котором включается вентилятор – как правило вложение происходит, когда температура превзойдет поставленный уровень.

Дефицит такой пороговой модели состоит в ее границы. Когда вентилятор включается, он сразу развивается до абсолютной скорости, это сопровождается звуком и несколько нервирует.

Прямолинейное управление.

Следующий способ администрирования – прямолинейное управление – при этом меняется усилие, отданное на вентилятор. Для получения небольшой скорости (минимальная скорость охлаждения и самый слабый порядок) усилие понижается, для повышения витков – усиливается. А есть определенные нюансы.

Для такого вентилятора может понадобиться усилие порядка 7 В, чтобы он начал вертеться. Так как механизм должен одолеть инерцию и трение спокойствия, усилие, которое требуется для старта вентилятора, превосходит то усилие, которое требуется для удержания вращения.

Усилие может понижаться и скорость вращение вентилятора понижается, пока он не остановится при напряжении, к примеру, 4 В. Эти величины отличны у пропеллеров различных изготовителей, различных модификаций и у разных единиц пропеллеров одного вида.

Серьезное преимущество прямолинейного администрирования – это неимение нарушений при подобном способе. Но, как рассказывалось, спектр настройки скорости урезан. Как правило исходное усилие для такого вентилятора составляет 3.5 В или даже 4 В. А при подобном напряжении его скорость вращения будет ненамного ниже предельной, и так что спектр настройки скорости весьма невелик.

ШИМ управление.

Оптимальный способ, который сейчас применяется для администрирования скоростью вращения вентилятора – это ультранизкочастотный ШИМ. При этом усилие, отданное на вентилятор, вполне может быть или свежим, или предельным – что снимает неприятность рассеивания лишнего тепла в прямолинейном регуляторе.

Серьезные преимущества этого способа – его легкость, невысокая стоимость и весьма большой КПД, т.к. питание может располагаться лишь в 2-ух состояниях – или целиком подано, или целиком выключено. Дефицит состоит в том, что выходной тахометрический знак выключается, когда уровень ШИМ знака нулевой.

Информация о скорости вращения вполне может быть извлечена из тахометрического знака с помощью технологии растяжения импульса – импульс ШИМ удлиняется (другими словами вентилятор целиком включается) на время, необходимое для измерения тахометрического знака.

Еще один дефицит низкочастотного ШИМ – это гул, генерируемый в итоге коммутации. В связи с тем что катушки двигателя регулярно срабатывают и выключаются, вероятно возникновение испытываемого гула. В целях разрешить данную неприятность во всех свежих микросхемах, созданных для администрирования пропеллером, частота ШИМ составляет 22.5 кГц и находится так что вне испытываемого спектра.

Внутренняя модель при индукционной ШИМ легче, а такую модель применяют лишь с 4-проводным пропеллером. Впрочем такие вентиляторы считаются сравнительно свежими на рынке, они быстро становятся распространенными.

Знак ШИМ сервируется на вентилятор прямо; главной триод (MOSFET) есть в самом пропеллере. Такой подход содействует понижению числа наружных элементов и упрощению модели.

С позиции звукового гула, долговечности и КПД наиболее оптимальным способом управления скорости вращения вентилятора считается индукционная ШИМ с частотой не менее 20 кГц. Способ освобождает от потребности «вытягивать» импульсы ШИМ и потому его применение не сопровождается звуковым гулом в отличии от низкочастотной ШИМ, и он гарантирует более высокий КПД, чем прямолинейное управление.

При помощи индукционной ШИМ можно принудить вентилятор вертеться со скоростью 10% от нарицательной, а при помощи прямолинейного управления этот же самый вентилятор можно замедлить лишь до 50% от нарицательной скорости. Большой КПД поддерживается потому, что вентилятор в любой момент времени или целиком интегрирован, или целиком выключен.

В схеме использован полевой триод с отдельным затвором (MOSFET). Там также есть определенные утраты с помощью токов утечки, противодействия открытого канала и переходных действий, однако они микроскопически малы сравнивая с прямолинейным управлением.

Индукционная ШИМ имеет преимущество перед простой схемой администрирования подключением/выключением вентилятора, т.к. лучше с позиции гула и гарантирует больше градаций скорости вращения.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *