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如何控制散熱風(fēng)扇,測(cè)溫電橋說(shuō)了算?

發(fā)布時(shí)間:2015-11-25 來(lái)源:EDN 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】從個(gè)人電腦到平板電視,任何帶電源的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品,其背部都會(huì)有一臺(tái)小風(fēng)扇,用于電路冷卻。當(dāng)談到控制風(fēng)扇時(shí),使用熱敏電阻替代熱電偶的做法已變得更流行。使用熱敏電阻來(lái)控制溫度已不是什么新鮮事,自20世紀(jì)70年代以來(lái),該器件就被用來(lái)測(cè)量PCB散熱器溫度的升降情況。本文將探討其在風(fēng)扇控制中的工作情況和性能,以減少噪聲,并提高效率。
 
在基于熱敏電阻的風(fēng)扇控制中,如果環(huán)境溫度上升到高于室溫狀態(tài),測(cè)溫電橋?qū)z測(cè)到溫度的上升,并開(kāi)啟風(fēng)扇。這一工作是全自動(dòng)的,當(dāng)環(huán)境溫度回到室溫時(shí),風(fēng)扇將會(huì)關(guān)閉。
 
負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻能夠非常有效地檢測(cè)出環(huán)境溫度的上升。因?yàn)槭秦?fù)溫度系數(shù),當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí),熱敏電阻的阻值將降低。本例中的測(cè)溫電橋在控制風(fēng)扇工作的過(guò)程中,利用的就是熱敏電阻的這一獨(dú)特特征。
 
測(cè)溫應(yīng)用
 
電路中的風(fēng)扇通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行適當(dāng)冷卻,可增強(qiáng)能效,降低風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲效應(yīng)。電氣噪聲通常是由于風(fēng)扇未能在全功率條件下工作而產(chǎn)生的。
 
圖1:比較器電路中的輸入信號(hào)。
圖1:比較器電路中的輸入信號(hào)。
 
圖2:測(cè)溫電橋電路。
圖2:測(cè)溫電橋電路。
 
圖2給出了用于風(fēng)扇控制的典型測(cè)溫電橋電路。電阻R2(50W、300Ω)由下式確定,它將影響輸入信號(hào)。
 
 
將圖1中的輸入信號(hào)施加到圖2的比較器電路。
 
70℃和50℃下的參考電壓計(jì)算
 
按照客戶(hù)需求,考慮當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到70℃或50℃時(shí),該應(yīng)用將會(huì)工作(即風(fēng)扇將開(kāi)啟)。
 
假設(shè)在25℃或室溫下,RTH為10,000Ω,那么,在70℃下,RTH為1,470Ω。
 
 
式(1)中的值由表1所示的熱敏電阻RT特性計(jì)算得出。
 
表1:70℃或50℃時(shí),熱敏電阻RT特性的理想值。
 
表1:70℃或50℃時(shí),熱敏電阻RT特性的理想值。
表1:70℃或50℃時(shí),熱敏電阻RT特性的理想值。
 
表1:70℃或50℃時(shí),熱敏電阻RT特性的理想值。
 
因此,70℃時(shí)的參考電壓按下式計(jì)算:
 
 
同樣,50℃時(shí)的RTH為10,000×0.3545≈3545Ω。
 
 
式(2)中的值由表1所示的熱敏電阻RT特性計(jì)算得出。
 
因此,50℃時(shí)的參考電壓按下式計(jì)算:
 
 
風(fēng)扇開(kāi)啟條件
 
當(dāng)輸入電壓超過(guò)參考電壓時(shí),風(fēng)扇將會(huì)開(kāi)啟,但這一條件取決于環(huán)境溫度。注意:熱敏電阻的阻值取決于環(huán)境溫度。
 
在70℃時(shí),如果輸入電壓超過(guò)1. 9 2V,輸出電壓將切換至+12V電平;當(dāng)輸入電壓低于1.92V時(shí),輸出電壓將切換回-12V電平。
 
在50℃時(shí),如果輸入電壓超過(guò)3. 9 2V,輸出電壓將切換至+12V電平;當(dāng)輸入電壓低于3.92V時(shí),輸出電壓將切換回-12V電平。
 
室溫情況下會(huì)發(fā)生什么呢?
 
室溫(25℃)情況下的參考電壓為:
 
 
因?yàn)樽畲筝斎腚妷簽?plusmn;5,絕不會(huì)超過(guò)+7.50V,所以風(fēng)扇將維持“關(guān)閉”狀態(tài)。
 
Ametherm公司的PANE103395非常適合這一應(yīng)用。該小熱敏電阻能夠?qū)Νh(huán)境溫度的上升做出快速反應(yīng)。其5%的準(zhǔn)確度減小了工作性能中的任何偏差。


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