风扇速度控制方法
风扇速度控制方法
1.脉宽调制法(PWM)
脉冲宽度调制法(PWM)是将风扇电源的开关频率设为固定值,通过改变其占空比来调节风扇速度的方法。占空比越大,风扇速度越快。这种控制方式的关键在于选择合适的开关频率,如果频率太低,风扇速度将会随PWM周期而振荡。相反,如果频率过高,风扇内部的换向整流电路会断开风扇加速/减速电路的电源而导致风扇停转。一般的频率范围是20Hz~160Hz。另外,PWM的上升和下降时间要足够慢,以保证风扇的长期稳定。PWM控制方式的优点是驱动电路简单、有很好的启动特性、晶体管热量耗散小等。缺点是增加了风扇的应力,不便使用速度报警传感器,而速度报警传感器与电机使用同一电源供电,如电机电源以20Hz~160Hz频率接通或断开,则传感器也会随之关断或开启,从而失去应有的检测功能。
在PWM控制方法中,风扇的电压为额定值(例如12V风扇中的12V电源)或零电压,但由于风扇没有满负荷运转,因而它的反向电动势就会减少,这将导致PWM导通期间的电流可能会大于 正常值。虽然风扇的设计使共能够处理较大的电池,但在风扇启动阶段,电流将每秒增加30倍,这将对风扇的可靠性产生很大影响。尽管如此,PWM仍然是低成本应用的理想选择。
2.线性调节方法
这种方法利用线性稳压器来调节风扇的直流电压,它要求风扇能够工作在较宽的电压范围内与PWM控制方式相比,其优点是能够使用速度和报警传感器;缺点是功耗较大,需要解决启动和停止问题。在用线性稳压器控制风扇两端的直流电压时,虽然其功率消耗将产生热量,但在最大致冷和最小致冷状态下的功率消耗却近似为零。因为在最大致冷时,调整管上的电压差近似为零;最小致冷时调整管上的电流近似为零,所以功耗近似为零。在风扇两端的电压为最大工作电压的一半时,其功耗最大,这时的功率耗散可由下式估算:
P=1/4(Vmax×Imax)
式中,V和I分别是风扇的额定电压和额定电流,如1.2W的风扇的调整管的功率耗散只有300mW(12V的风扇工作在6V)。所以风扇速度降低时能够节省一定的功率。启动和停止是相关联的,风扇在启动前需要一定的启动电压。风扇运转后,一旦风扇电压降低到停止电压,风扇就会停止运转。启动电压一般等于或稍大于停止电压,通常是风扇额定电压的25%~50%,在没有速度监控时,判断风扇是运转还是停止有两种方法:第一是保证风扇两端的电压始终大于启动电压,一般可设置该电压大于额定电压的60%,以降低风扇电压的控制范围。第二是使用带有转速计的风扇,并由微控制器对转速计进行监控。在风扇没有启动或停止前,利用软件可以了解其状态,但是这种方法将增大设计的复杂程度和软硬件资源。