Bp2958 схема включения вентилятора

Обновлено: 18.05.2024

Компактные электрические вентиляторы, благодаря невысокой цене, используются для охлаждения оборудования уже больше полувека. Тем не менее только в последние годы технологии управления вентиляторами стали значительно развиваться. В этой статье описано как и почему это развитие имело место быть и предложены некоторые полезные решения для разработчиков.

Один из трендов электроники - это создание компактных устройств, обладающих богатой функциональностью. Поэтому большинство электронных компонентов приобретают все меньшие размеры. Один из очевидных примеров - современные ноутбуки. Толщина и вес ноутбуков значительно уменьшается, но потребляемая мощность остается прежней или увеличивается. Другой пример - проекционные системы и телевизионные ресиверы.

В ноутбуках большая часть тепла выделяется процессором, в проекторе - источником света. Это тепло необходимо бесшумно и эффективно удалять из системы. Самый тихий способ избавления от тепла - это использование пассивных охлаждающих компонентов, таких как радиаторы или тепловые трубки. Однако для многих популярных пользовательских устройств такой способ неэффективен и дорог.

Другой способ удаления тепла - это активное охлаждение с использованием вентиляторов, создающих поток воздуха вокруг нагревающихся компонентов. Однако вентилятор являются источником шума и, кроме того, увеличивает суммарное энергопотребление устройства, что может быть критично при питании от аккумулятора. Также добавление вентилятора увеличивает количество механических компонентов в системе, что отрицательно сказывается на надежности изделия.

Контроль скорости вращения вентилятора позволяет уменьшить описанные недостатки. Поскольку запуск вентилятора на меньших оборотах снижает шум и энергопотребление и увеличивает срок его службы.

Существует несколько типов вентиляторов и способов их контроля. Один из вариантов классификации вентиляторов может быть таким:

1. 2-х проводные вентиляторы
2. 3-х проводные вентиляторы
3. 4-х проводные вентиляторы

Методы управления вентиляторами, обсуждаемые в этой статье, такие:

1. управление отсутствует
2. on/ff управление
3. линейное управление
4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM)
5. высокочастотное управление

2-х проводные вентиляторы имеют только выводы питания - плюс и земля. В 3-х проводных вентиляторах добавляется тахометрический выход. На этом выходе присутствует сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения вентилятора. 4-х проводные вентиляторы, помимо выводов питания и тахометрического выхода, имеют вход управления. На этот вход подается ШИМ сигнал и ширина импульса этого сигнала определяет скорость вращения вентилятора.

2-х проводными вентиляторами можно управлять регулируя напряжение питания или скважность ШИМ сигнала. Однако без тахометрического сигнала невозможно понять на сколько быстро вентилятор вращается. Такая форма управления скоростью вращения вентилятора называется открытым контуром (open-loop).

3-х проводными вентиляторами можно управлять аналогичным образом, но в этом случае у нас есть обратная связь. Можно анализировать тахосигнал и устанавливать требуемую скорость. Такая форма управления называется закрытым контуром (closed-loop).

Если управлять вентилятором регулируя напряжение питания, тахосигнал будет иметь форму меандра. И в этом случае тахосигнал будет всегда валидным, пока на вентиляторе есть напряжение. Такой сигнал показан на рисунке 1 (ideal tach).

При управлении вентилятором с помощью ШИМ - ситуация сложнее. Тахометрический выход вентилятора обычно представляет собой открытый коллектор. Поэтому тахосигнал будет валидным только при наличии напряжения на вентиляторе (on фаза ШИМ сигнала), а при отсутствии (off фаза) он будет подтягиваться к высокому логическому уровню. Таким образом тахосигнал становится "порубленным" управляющим ШИМ сигналом и по нему уже нельзя достоверно определять скорость вращения. Этот сигнал показан на рисунке 1 (tach).

Рисунок 1. Идеальный тахосигнал и тахосигнал при внешнем ШИМ управлении.

Для решения данной проблемы, необходимо периодически включать вентилятор на такой отрезок времени, который позволит получить несколько достоверных циклов тахосигнала. Такой подход реализован в некоторых контроллерах фирмы Analog Device, например в ADM1031 и ADT7460.

4-х проводные вентиляторы имеют ШИМ вход, который управляет коммутацией обмоток вентилятора к плюсовой шине источника питания. Такая схема управления не портит тахосигнал, в отличии от стандартной, где используется внешний ключ и коммутируется отрицательная шина. Переключение обмоток вентилятора создает коммутационный шум. Чтобы "сдвинуть" этот шум за пределы звукового диапазона частоту ШИМ сигнала обычно выбирают больше 20 кГц.

Еще одно преимущество 4-х проводных вентиляторов - это возможность задания низкой скорости вращения - до 10% от максимальной скорости. На рисунке 2 показана разница между 3-х и 4-х проводными вентиляторами.

Рисунок 2. 3-х и 4-х проводные вентиляторы

Управление отсутствует

Простейший метод управления вентилятором - отсутствие какого-либо управления вообще. Вентилятор просто запускается на максимальной скорости и работает все время. Преимущества такого управления - гарантированное стабильное охлаждение и очень простые внешние цепи. Недостатки - уменьшение срока службы вентилятора, максимальное энергопотребление, даже когда охлаждение не требуется, и непрерывный шум.

On/off управление

Следующий простейший метод управления - термостатический или on/off. В этом случае вентилятор включается только тогда, когда требуется охлаждение. Условие включения вентилятора устанавливает пользователь, обычно это какое-то пороговое значение температуры.

Подходящий датчик для on/off управления - это ADM1032. Он имеет выход THERM, который управляется внутренним компаратором. В нормальном состоянии на этом выходе высокий логический уровень, а при превышении порогового температурного значения он переключается на низкий. На рисунке 3 показан пример цепи с использованием ADM1032.

Рисунок 3. Пример on/off управления

Недостаток on/off контроля - это его ограниченность. При включении вентилятора, он запускается на максимальной скорости вращения и создает шум. При выключении он полностью останавливается и шум тоже прекращается. Это очень заметно на слух, поэтому с точки зрения комфорта такой способ управления далеко не оптимальный.

Линейное управление

При линейном управлении скорость вращения вентилятора изменяется за счет изменения напряжения питания. Для получения низких оборотов напряжение уменьшается, для получения высоких увеличивается. Конечно, есть определенные границы изменения напряжения питания.

Рассмотрим, например, вентилятор на 12 вольт. Для запуска ему требуется не меньше 7 В и при этом напряжении он, вероятно, будет вращаться с половинной скоростью от своего максимального значения. Когда вентилятор запущен, для поддержания вращения требуется уже меньшее напряжение. Чтобы замедлить вентилятор, мы можем понижать напряжение питание, но до определенного предела, допустим, до 4-х вольт, после чего вентилятор остановится. Эти значения будут отличаться в зависимости от производителя, модели вентилятора и конкретного экземпляра.

5-и вольтовые вентиляторы позволяют регулировать скорость вращения в еще меньшем диапазоне, поскольку их стартовое напряжение близко к 5 В. Это принципиальный недостаток данного метода.

Линейное управление вентилятором можно реализовать на микросхеме ADM1028. Она имеет управляющий аналоговый выход, интерфейс для подключения диодного температурного датчика, который обычно используется в процессорах и ПЛИС, и работает от напряжения 3 - 5.5 В. На рисунке 4 показан пример схемы для реализации линейного управления. Микросхема ADM1028 подключается ко входу DAC.

Рисунок 4. Схема для реализации линейного управления 12-и вольтового вентилятора

Линейный метод управления тише, чем предыдущие. Однако, как вы могли заметить, он обеспечивает маленький диапазон регулировки скорости вращения вентилятора. 12-и вольтовые вентиляторы при напряжении питания от 7 до 12 В, позволяют устанавливать скорость вращения от 1/2 от максимума до максимальной. 5-и вольтовые вентиляторы при запуске от 3,5 - 4 В, вращаются практически с максимальной скоростью и диапазон регулирования у них еще меньше. Кроме того, линейный метод регулирования не оптимален с точки зрения энергопотребления, потому что снижение напряжения питания вентилятора выполняется за счет рассеяния мощности на транзисторе (смотри рисунок 4). И последний недостаток - относительная дороговизна схемы управления.

Наиболее популярный метод управления скоростью вращения вентилятора - это ШИМ управление. При таком методе управления вентилятор подключается к минусой шине питания через ключ, а на управляющий вход ключа подается ШИМ сигнал. В данном случае к вентилятору всегда приложено либо нулевое, либо рабочее напряжение питания и не возникает таких энергопотерь, как при линейном методе управления. На рисунке 5 показана типовая схема реализующая ШИМ управление.

Рисунок 5. ШИМ управление.

Преимущество данного метода управления - простота реализации, дешевизна, эффективность и широкий диапазон регулирования скорости вращения. Однако недостатки у этого метода тоже есть.

Один из недостатков ШИМ управления - это "порча" тахосигнала. Этот недостаток можно устранить, используя так называемую pulse stretching технику, то есть удлиняя импульс ШИМ сигнала на несколько периодов тахосигнала. Конечно, при этом скорость вращения вентилятора может немного увеличится. На рисунке 6 показан пример.

Рисунок 6. Удлинение импульса для получения информации о скорости вращения.

Другой недостаток ШИМ управления - это коммутационный шум. Во-первых коммутация индуктивной нагрузки вызывает появление помех в цепях питания, во-вторых может возникать акустический шум - пищание, жужжание. Электрические шумы подавляют фильтрами, а для борьбы с акустический шумом частоту ШИМ сигнала поднимают до 20 кГц.

Также стоит снова упомянуть о 4-х проводных вентиляторах, в которых схема управления уже встроена. В таких вентиляторах коммутируется плюсовая шина питания, что помогает избежать проблем с тахосигналом. Одна из микросхем, предназначенных для реализации ШИМ управления 4-х проводными вентиляторами, - это ADT7467. Условная схема приведена на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема ШИМ управления 4-х проводным вентилятором

Подводя итоги можно сказать, что наиболее предпочтительный метод управления вентилятором - это высокочастотное ШИМ управление, реализованное в 4-х проводных вентиляторах. При таком управлении отсутствует акустический шум, значительные энергопотери и проблемы с тахосигналом. Кроме того, он позволяет менять скорость вращения вентилятора в широком диапазоне. Схема ШИМ управления с коммутацией отрицательной шины обладает практически теми же достоинствами и является более дешевой, но портит тахосигнал.

У пользователей ПК иногда появляется необходимость в установке дополнительного или замене старого вентилятора. Хорошо, если удалось купить однотипный кулер на замену. Но как быть, если он имеет другое количество выводов или устанавливается в дополнение к уже существующим? В этой статье мы разберём разнообразные схемы этих приборов, а также выясним, как подключить кулер непосредственно к блоку питания.

Виды штекеров кулеров и их распиновка

2 pin

Этот тип кулеров, предназначенный для охлаждения системного блока или блока питания, пожалуй, самый старший. Теперь он практически не выпускается, но в магазине его всё ещё можно найти. Колодка такого электротехнического прибора имеет два контакта.

Назначение проводов в такой колодке следующее:

Здесь всё просто. Подаём 12 вольт, соблюдая полярность, крыльчатка вращается. Регулировка скорости, естественно, в такой конструкции не предусмотрена.

3 pin

Этот тип электровентиляторов пришёл на смену двухпроводному. Дополнительный провод, появившийся в разъёме, позволяет компьютеру измерять скорость вращения крыльчатки и контролировать исправность системы охлаждения программными средствами.

Назначение проводов в такой колодке будет таким:

чёрный — минус (общий);
красный — +12 В;
жёлтый — сигнал с датчика вращения.

4 pin

Рассмотрим назначение проводов в такой колодке:

чёрный — минус (общий);
жёлтый — +12 В;
зелёный — сигнал с датчика вращения;
синий — управление скоростью вращения.

Обратите внимание, что в четырёхпиновой конструкции за сигнал с датчика вращения отвечает зелёный, а не жёлтый провод. А жёлтый теперь отвечает за питание. Зачем была внесена такая модернизация, неизвестно. Возможно, чтобы запутать обычного пользователя и вынудить его обратиться в сервисный центр, а особо хитрых заставить сжечь новенький кулер.

Схема подключения

Если у нас на БП розетка двухконтактная, а на кулере вилка трёх- или четырёхконтактная, то подключаем её так, чтобы задействовать только провода питания. Остальные оставляем висеть в воздухе. Для примера на фото ниже показана четырёхконтактная вилка, установленная в двухконтактную розетку.

Если подключить вилку мешают элементы печатной платы, можно просто разрезать её корпус надвое, укоротив тем самым до размеров двухпинной. Точно так же поступаем, если розетка имеет три или четыре пина, а вилка вентилятора два. Просто подключаем её в соответствующие гнёзда, оставив остальные незадействованными. Само собой, в этом случае ни о какой регулировке скорости вращения и контроля оборотов речи нет, а он будет постоянно крутиться.

Важно! Чтобы не вставить вилку нового вентилятора наоборот, перед тем как отключить старый, имеет смысл записать, как она была подключена, и расцветку проводов, не забывая, что в четырёхконтактной вилке расцветка отличается от двух- и трёхконтактных.

Установка дополнительных вентиляторов

Если мы решили установить дополнительный вентиль в системный блок, то придётся найти отдельное гнездо для его подключения. Хорошо, если производители материнской платы предусмотрели этот момент и оснастили своё изделие дополнительными розетками. Обычно они трёхпинные и подписаны как CHA-FAN. На рисунке ниже материнская плата имеет два таких разъёма.

Есть и ещё один вариант — использовать разъём PWR-FAN (если он есть). Это гнездо предназначено для подключения вентилятора блока питания, но большинство современных БП имеют собственные розетки для этих целей. В эти розетки можно подключить любые типы 12-вольтовых вентиляторов, но учитывайте, что их вращение с двухпинной вилкой не будет контролироваться системой, и если он выйдет из строя, мы узнаем об этом постфактум.

Важно! Кулер с четырёхпинной вилкой, подключенный к таким разъёмам, контролироваться будет, но изменять его обороты на своё усмотрение система не сможет. Впрочем, это для корпусной модели и не нужно.

Как подключить к блоку питания напрямую

Если дополнительных розеток на материнской плате нет или они все заняты, остался последний вариант — подключить корпусный кулер напрямую к блоку питания. Наиболее удобно для этих целей использовать разъём Molex. Штатно он используется для IDE приводов, которые уже устарели, так что свободные гнёзда будут практически на любом блоке питания.

Назначение проводов такого разъёма следующее:

чёрный — минус (общий);
жёлтый — +12 В;
красный — +5 В.

Поскольку все корпусные вентиляторы питаются от 12 вольт, нас будут интересовать чёрный и жёлтый провод. Если наш кулер оснащён двух- или трехконтактной вилочкой, то схема подключения будет аналогична рисунку.

Если у нас вентилятор с четырёхпинной вилкой, то подключаем его так:

Для этих целей нам понадобится вилка Molex. Купить её можно либо на разборке (могут просто подарить), либо в магазине в составе переходника. Покупаем переходник, отрезаем вилку, припаиваем к ней вентилятор — и готово.

Полезно! Если хорошо поискать, то можно сделать ещё проще — купить готовый переходник для кулера.

Снижение оборотов корпусного вентилятора

Обычно корпусные вентиляторы выполняют лишь вспомогательные функции, поэтому нередко их включают на пониженных оборотах. На качество охлаждения это влияет мало, а вот уровень шума заметно снижается. Можно, конечно, включить кулер через гасящий резистор, но это лишняя работа по расчёту его сопротивления и пайке плюс существенный расход энергии на нагрев самого резистора.

Но, используя для питания разъём Molex, можно снизить обороты, изменив просто распайку вилки. Если чёрный провод кулера подключить к красному проводу разъёма БП, то на вентилятор будет поступать 12 – 5 = 7 В. Из практики известно, что этого напряжения более чем достаточно для его надёжной работы.

Заключение

Итак, подключить дополнительный корпусный вентилятор с любым количеством контактов даже при отсутствии соответствующей розетки будет реально. На видео показано, что с этой задачей справится практически каждый. Главное — желание.

Вы используете устаревший браузер. Этот и другие сайты могут отображаться в нём некорректно.
Вам необходимо обновить браузер или попробовать использовать другой.

sanekcj

Добрый день друзья, есть необходимость подключить две серверных турбины к обычномму БП с возможностью регулировки оборотов. Ниже приложен документ на эти кулера и фото самих кулеров а так же БП. прошу помочь с решением данного вопроса

Вложения

kalobyte

черный и серый -
красный и оранжевый +
для каждого движка

дальше остается еще 4 провода
береш осциллограф и ищеш провода с импульсами - это выход таходатчика
оставшиеся 2 провода это входы шим для регулировки оборотов

sanekcj

черный и серый -
красный и оранжевый +
для каждого движка

kalobyte

sanekcj

kalobyte

а какую именно схему? если ты собрался регулировать обороты, то у тебя должен быть какой-то шим генератор
или лабораторный генератор сигналов с такой плюшкой
никакой схемы тут нет и быть не может

китайцы продают такие коробочки с крутилкой как раз для тестирования серв и вот он вроде как подойдет тоже
но если у тебя нет осциллографа и генератора, то .

кстати эти вентиляторы воют как трубины самолета

sanekcj

кстати эти вентиляторы воют как трубины самолета

как раз потому что они воют и нужно регулировать обороты, может есть какая то возможность регулировать по питанию, сервотестер скорее всего умрет по причине того что один кулер в пике на 30w
мне не обязательно задействовать остальные провода, мне нужно регулировать обороты, вот я и спрашиваю, как? может кто знает.

Внимание! Перед тем как создавать тему на форуме, воспользуйтесь поиском! Пользователь создавший тему, которая уже была, будет немедленно забанен! Читайте правила названия тем. Пользователи создавшие тему с непонятными заголовками, к примеру: "Помогите, Схема, Резистор, Хелп и т.п." также будут заблокированны навсегда. Пользователь создавший тему не по разделу форума будет немедленно забанен! Уважайте форум, и вас также будут уважать!

Здравствуйте! Подскажите у меня появился новый вентилятор : оригинальный AVC BA10033B12G P050 9733 DC 12 В 4.5A супер насильственной вентилятор осушитель воздуха вытяжной вентилятор, на 4 pin . Как его правильно подключать и куда ? Можно ли его использовать для обдува нагрева спиралей нихромовых или чего другого ? К блоку питания 12 вольт через регулятор шим , задействовав только красный и черный выводы ? А как четыре вывода куда подключать по какой схеме ?

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

У этого вентилятора трехфазный моторчик скорее всего. Красный и черный на питание , при этом он будет маслать на всю мощь что имеет. остальные 2 провода- один из них регулировка скорости путем подачи шим сигнала частотой 20-25кгц (я собирал на 555 таймере) и оставшийся это выход для счетчика оборотов. Как то так.

Проводки(мое предположение, возможно все и не так):
1-черный, Общий, Ground;
2-красный, +12В;
3-синий, управление управляющим транзистором, ШИМ, PWM, Control;
4-белый, датчик обротов, Sense.
В черном и красном проводках я уверен на 100%, а вот с синим и белым проводом, может быть так(как я написал), а может быть и наоборот. Посмотри осциллографом на неподключенном вентиляторе, откуда идут импульсы при вращении от руки. Это и будет провод датчика оборотов.
Подходит для обдува всего, чего угодно.

Присоединённое изображение

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 01:55 PM)

Мужики!
Обычный вентилятор с контролем какоЕ ШИМ ?

ШИМ там есть провод, он управляет управляющим транзистором. Я же привел схему. Ищи тогда схемы сам в Интернете, если неверишь.

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 01:55 PM)

Мужики!
Обычный вентилятор с контролем какоЕ ШИМ ?

Да нет там внутри нихрена Кто вам сказал? Какие транзисторы ?
Обычный моторчик думаю.
4 провода. ((кстати цвета могут быть разными ))
Возможно добавлены обмотки для мощи. 2+2
Проще подключить с толкача и проверить 1 минута

По-моему в этой ссылке нет ничего про цвета проводов и что они означают. Если есть, докажите обратное.

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 02:14 PM)

Да нет там внутри нихрена Кто вам сказал? Какие транзисторы ?

Кто сказал - Интернет сказал. Сам посмотри. Я и сам не знал вчера.

Короче юзать этот вентилятор надо так. Подключаешь землю к общему проводу. Подключаешь красный провод к +12В. Смотришь крутится/не крутится. Пишешь о результатах сюда в форум.
Ищещь датчик обротов по методу кручения от руки и подключения осциллографа к синему/белому проводу. Допустим датчик оборотов - это будет белый провод. Тогда синий вешаешь на +12В и внутренний транзистор будет всегда открыт. Получаешь максимум оборотов. После всего этого вентилятор должен крутится. Ставлю себе 5. Все довольны.

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 02:14 PM)

Да нет там внутри нихрена Кто вам сказал? Какие транзисторы ?

Интересно покажи ссылку.
Посмотрев Даташит ((в самом начале)) я не уидел по абреавиатуре что етот мотор с PWM покажи обратное .

Сначала просто питание, сабж должен как минимум заработать.
Потом посмотреть, на каком из проводов есть "тах"овый выход, на иной можно воздействовать - примыканием к нулю

Другой вариант:
Если сабж заточен под материнку - подключаем его, входим в биос и видим частоту его вращения.
Чтобы определится именно с "тах"овым выходом - отключаем неизвестные провода по одному..
Когда вращается и обороты кажут "нуль" - это выход. его нафиг
Обмеряем питание, последний оставшийся - это управление

Это Жэш обычный комповый управляемый вентилятор, немного способа научного тыка

добавлю: бывает к 3 пин материнке подключается 4 пин разъём кулера.
Поди и получается, что крайний пустующий и есть управление

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Присоединённое изображение

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 01:55 PM)

Мужики!
Обычный вентилятор с контролем какоЕ ШИМ ?

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 01:55 PM)

Мужики!
Обычный вентилятор с контролем какоЕ ШИМ ?

По-моему в этой ссылке нет ничего про цвета проводов и что они означают. Если есть, докажите обратное.

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 02:14 PM)

Да нет там внутри нихрена Кто вам сказал? Какие транзисторы ?

Кто сказал - Интернет сказал. Сам посмотри. Я и сам не знал вчера.

QUOTE (23rus @ Dec 1 2016, 02:14 PM)

Да нет там внутри нихрена Кто вам сказал? Какие транзисторы ?

Это Жэш обычный комповый управляемый вентилятор, немного способа научного тыка

Читайте также: