一种简易PWM温控风扇电路设计

杨桂花 2018-02-27 84678

调温电路图

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描述

目前常用的有风冷、热管、水冷等散热方式，散热效果是按水冷，热管，风冷递减。由于热管和水冷工艺复杂、造价高等原因，一般在中小型设备中都采用风冷方式。风冷主要是通过风扇，散热片等将热量传至周围环境（最终还是通过空气散热的），达到散热的目的。风冷的优点是结构简单，价格低廉（比较其它散热方法），安全可靠、技术成熟。其缺点是有噪音，风扇寿命有时间限制等。现在市场上采用风冷散热的产品，一般是开机时其散热风扇基本上就运转，在开机整个过程中都是高速运转的。而实际上大部分设备都存在间歇工作或负荷变化的特点，在不接通负载或负载较轻松时，可能不需要风扇工作或者全速工作，仅靠散热片或者风扇低速运转就可以满足散热需求。有些设备中虽也考虑到这一点，增加了温度开关电路，当达到某个温度时风扇全速运转，低于某个温度时风扇停止。虽然部分解决了风扇空转、降低了噪声，但过于简单，并不能有效解决温度高低与风扇转速大小的问题。

为了有效的解决散热问题，尽量减少散热风扇的不必要的运转，本文基于PWM调速原理设计了一种温控电路。该电路采用NE555时基集成电路产生三角调制波，由NTC负温度系数热敏电阻产生随温度变化的调制电压信号，三角波和调制电压通过比较器产生脉宽可调的PWM脉宽调制波，然后驱动MOS功率管控制风扇的转速，实现对风扇转速的连续调节。原理如图1所示。

PWM

图中，由U1（NE555）、D2、R2、R3和C2等组成三角波产生电路，其三角波的频率由R2、R3和C2的值决定，根据图中的参数可计算出其震荡频率大概是20KHz，在测试点T1测量的波形如图2所示。

PWM

图1中电位器W1和热敏电阻RT1组成的电路实现了温度到电压的转换，测试点T2处的电压是由电阻分压原理得到的，由10KNTC热敏电阻的参数表可以计算出各个温度值时对应的电压值，获得电压和温度之间的关系。

PWM

PWM脉宽调制波是由单片比较器图1PWM温控风扇电路原理图U2（LM311）产生。三角波信号进入比较器的正端输入脚，温度转换的调制电压信号进入比较器的负端输入脚，这样在U2的7脚就得到PWM方波如图3所示。根据三角波顶角与底角的电压值，可以设计温度电阻的分压电路，完成温度与PWM占空比（对应着风扇转速）的关系。图中电位器W1用来调节电阻分压比，来改变温度与转速的关系。

本文利用几个简单的元器件，巧妙地实现了对散热风扇的转速控制，避免了风扇在低温时不必要的转动，有效地减少了不必要的运转噪声。该电路成本低，结构简单，已得到成功应用。

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