一種簡易PWM溫控風扇電路設(shè)計

目前常用的有風冷、熱管、水冷等散熱方式，散熱效果是按水冷，熱管，風冷遞減。由于熱管和水冷工藝復(fù)雜、造價高等原因，一般在中小型設(shè)備中都采用風冷方式。風冷主要是通過風扇，散熱片等將熱量傳至周圍環(huán)境（最終還是通過空氣散熱的），達到散熱的目的。風冷的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉（比較其它散熱方法），安全可靠、技術(shù)成熟。其缺點是有噪音，風扇壽命有時間限制等?，F(xiàn)在市場上采用風冷散熱的產(chǎn)品，一般是開機時其散熱風扇基本上就運轉(zhuǎn)，在開機整個過程中都是高速運轉(zhuǎn)的。而實際上大部分設(shè)備都存在間歇工作或負荷變化的特點，在不接通負載或負載較輕松時，可能不需要風扇工作或者全速工作，僅靠散熱片或者風扇低速運轉(zhuǎn)就可以滿足散熱需求。有些設(shè)備中雖也考慮到這一點，增加了溫度開關(guān)電路，當達到某個溫度時風扇全速運轉(zhuǎn)，低于某個溫度時風扇停止。雖然部分解決了風扇空轉(zhuǎn)、降低了噪聲，但過于簡單，并不能有效解決溫度高低與風扇轉(zhuǎn)速大小的問題。

為了有效的解決散熱問題，盡量減少散熱風扇的不必要的運轉(zhuǎn)，本文基于PWM調(diào)速原理設(shè)計了一種溫控電路。該電路采用NE555時基集成電路產(chǎn)生三角調(diào)制波，由NTC負溫度系數(shù)熱敏電阻產(chǎn)生隨溫度變化的調(diào)制電壓信號，三角波和調(diào)制電壓通過比較器產(chǎn)生脈寬可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制波，然后驅(qū)動MOS功率管控制風扇的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對風扇轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。原理如圖1所示。

圖中，由U1（NE555）、D2、R2、R3和C2等組成三角波產(chǎn)生電路，其三角波的頻率由R2、R3和C2的值決定，根據(jù)圖中的參數(shù)可計算出其震蕩頻率大概是20KHz，在測試點T1測量的波形如圖2所示。

圖1中電位器W1和熱敏電阻RT1組成的電路實現(xiàn)了溫度到電壓的轉(zhuǎn)換，測試點T2處的電壓是由電阻分壓原理得到的，由10KNTC熱敏電阻的參數(shù)表可以計算出各個溫度值時對應(yīng)的電壓值，獲得電壓和溫度之間的關(guān)系。

PWM脈寬調(diào)制波是由單片比較器圖1PWM溫控風扇電路原理圖U2（LM311）產(chǎn)生。三角波信號進入比較器的正端輸入腳，溫度轉(zhuǎn)換的調(diào)制電壓信號進入比較器的負端輸入腳，這樣在U2的7腳就得到PWM方波如圖3所示。根據(jù)三角波頂角與底角的電壓值，可以設(shè)計溫度電阻的分壓電路，完成溫度與PWM占空比（對應(yīng)著風扇轉(zhuǎn)速）的關(guān)系。圖中電位器W1用來調(diào)節(jié)電阻分壓比，來改變溫度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。

本文利用幾個簡單的元器件，巧妙地實現(xiàn)了對散熱風扇的轉(zhuǎn)速控制，避免了風扇在低溫時不必要的轉(zhuǎn)動，有效地減少了不必要的運轉(zhuǎn)噪聲。該電路成本低，結(jié)構(gòu)簡單，已得到成功應(yīng)用。