За счет чего крутится вентилятор

Обновлено: 14.05.2024

Для отведения излишков тепла, возникающего в процессе работы двигателя, и его более эффективного охлаждения в конструкции автомобиля предусмотрен специальный вентилятор. Он может располагаться со стороны моторного отсека или перед радиатором системы охлаждения. В современном автомобилестроении применяется несколько типов вентиляторов, которые отличаются типом привода, способом управления и геометрическими параметрами.

Устройство вентилятора системы охлаждения двигателя

Конструктивно вентилятор для охлаждения мотора автомобиля представляет собой простой механизм, состоящий из шкива, на котором расположены лопасти (крыльчатка). Они установлены с некоторым углом наклона по отношению к плоскости вращения, что улучшает их аэродинамические характеристики и повышает интенсивность нагнетания воздуха. Количество лопастей (от 4 и более), а также их геометрические размеры (диаметр вентилятора, частота расположения) зависят от модели автомобиля и подбираются индивидуально.

Современные автомобили оснащены так называемой комбинированной системой охлаждения, состоящей не только из вентилятора, но также имеющей радиатор и специальные контуры (магистрали) с охлаждающей жидкостью. А потому “кулер” двигателя часто называют вентилятором радиатора.

В ряде конфигураций автомобилей могут использоваться сдвоенные вентиляторы системы охлаждения двигателя, в которых предусмотрено два шкива с независимыми лопастями. Они могут приводиться в рабочий режим одновременно или по отдельности, поскольку каждый имеет свою систему подключения.

При интенсивном вращении шкива поток воздуха “всасывается” снаружи при помощи лопастей. Тем самым увеличивается и объем воздуха, проходящий через радиатор, что обеспечивает его более эффективную работу и ускоряет процесс отведения тепла. Для принудительного вращения шкива (лопастей) и обеспечения необходимой скорости могут быть использованы несколько типов привода:

механический;
гидромеханический;
электрический.

Как работает механический привод

Самый простой тип привода вентилятора для охлаждения радиатора мотора основан на передаче вращательного движения от коленчатого вала с помощью ремня. Этот способ является полностью механическим и постоянным, обеспечивая запуск “кулера” синхронно с работой двигателя.

Несмотря на простоту конструкции, такой привод снижает полезную мощность мотора, поскольку часть энергии затрачивается на нагнетание воздуха. Помимо этого, отсутствует возможность регулировки интенсивности работы лопастей. В силу этих особенностей механический привод в современных автомобилях практически не применяется.

Особенности гидромеханического типа привода

Для более рациональной эксплуатации вентилятора системы охлаждения двигателя используется гидромеханический тип привода. Его особенность заключается в том, что лопасти соединены со шкивом посредством герметичной муфты. Она может быть двух типов:

вязкостная (вискомуфта);
гидравлическая.

Главной задачей муфты является запуск вентилятора охлаждения радиатора при увеличении нагрузки на двигатель. Когда же двигатель работает на малых оборотах, принудительного нагнетания воздуха не происходит. Вязкостная или вискомуфта соединена с коленвалом мотора. Внутри нее находится силиконовая жидкость (гель), которая реагирует на температуру. При нагревании муфты гель изменяет свои свойства и происходит блокировка. В гидравлической муфте блокировка обеспечивается благодаря изменению объема масла.

Электрический и электромагнитный привод

Помимо вязкостных и гидравлических муфт в системе привода вентилятора радиатора может быть использована электромагнитная муфта. Она реагирует на температуру охлаждающей жидкости, поддерживая ее в диапазоне от 80-85°C. Электромагнитные муфты устанавливаются преимущественно на грузовом транспорте и строительной технике.

Такая конструкция состоит из электромагнита, установленного на ступице вентилятора. Последняя соединена с якорем при помощи пластинчатой пружины и совершает вращательные движения. При температуре ниже 80°C якорь находится вне электромагнитной катушки и вентилятор отключен, если же температура поднимается свыше 85°C срабатывает тепловой датчик, замыкающий контакты и включающий электромагнит. Якорь втягивается внутрь катушки и вентилятор приводится в движение.

Наиболее популярным типом привода для современных автомобилей является электрический. Он предполагает установку в системе дополнительного электродвигателя. Его работа контролируется блоком управления, который фактически и запускает вентилятор, когда это необходимо. Также как и для электромагнитной муфты, режим включения и отключения определяется температурой охлаждающей жидкости, которая фиксируется термодатчиком.

Преимуществом использования электродвигателя для запуска вентилятора системы охлаждения является возможность реализации управляемого выбега вентилятора. На практике это означает, что обдув может продолжаться даже после выключения мотора автомобиля, ускоряя его охлаждение.

Неисправности вентилятора радиатора и их последствия

Главной задачей вентилятора мотора является “засасывание” охлажденного воздуха извне через радиатор в подкапотное пространства автомобиля. Фактически охлаждение осуществляет жидкостная система, а обдув лишь ускоряет этот процесс. С другой стороны, при высокой температуре окружающей среды, а также при длительных простоях автомобиля в дорожных пробках без дополнительного охлаждения двигатель может сильно перегреться. Это означает, что исправностью этого узла пренебрегать не стоит.

Основные неисправности вентилятора охлаждения мотора:

Не включается. Такая неисправность может быть следствием поломки привода вентилятора (обрыв ремня, разрушение муфты, неисправность электродвигателя, окисление контактов) или неточностью работы температурного датчика.
Постоянная работа и невозможность отключения до полной остановки автомобиля (за исключением авто с механическим приводом). Чаще всего такая поломка связана с неисправностью температурного датчика (термостата) или заклиниванием муфты.
Несвоевременное включение. Более раннее включение обычно не является проблемой. Если же запуск происходит с опозданием, возможно, установлен термодатчик, предназначенный для эксплуатации при пониженных температурах (например, автомобиль не подходит для регионов с жарким климатом). В этом случае датчик нужно заменить.
Обратное направление нагнетания воздуха. Происходит при неправильном подключении полюсов электродвигателя.
Разрушение крыльчатки вследствие износа и повышенных нагрузок.

Направление движения потока воздуха при правильном подключении вентилятора охлаждения осуществляется всегда в сторону двигателя.

Профилактика состояния и очистка вентилятора радиатора охлаждения мотора от загрязнений должна выполняться не реже одного раза в год. Выполнить процедуру очистки можно без демонтажа узла при помощи обычных щеток. Если требуется замена, лучше обратиться в специализированные ремонтные сервисы, что позволит исключить ошибки при диагностике, подборе нужной конфигурации вентилятора и его подключении.

Хотя все мы предпочли бы непринудительное охлаждение с естественной конвекцией, многие конструкции и установки просто не могут должным образом охлаждаться из-за низкого уровня и неопределенности воздушного потока, которые обеспечивает этот недорогой и надежный подход. Поэтому очень часто используют один или несколько вентиляторов, нагнетающих воздух с известным объемом и скоростью через корпус или шасси для необходимой тепловой разгрузки нагревающихся микросхем, резисторов, двигателей и других компонентов.

Таким образом, возникает очевидный вопрос, что лучше: использовать вентилятор для подачи свежего воздуха в охлаждаемый блок, создавая в нем избыточное давление, или поставить вентилятор со стороны выпуска и вытягивать через него нагретый воздух, создавая разрежение давления. Если посмотреть на Рисунок 1, этот вопрос покажется достаточно простым, и ответ на него также должен быть простым.


Рисунок 1.	Неясно, что лучше: нагнетать охлаждающий воздух в корпус или вытягивать из него теплый воздух, и это может не иметь никакого значения.

Обратите внимание, что ответ не имеет никакого отношения к тому, как избежать очевидных ошибок, таких как расположение впускных или выпускных отверстий для воздушного потока, при котором они могут быть заблокированы столешницей, близко расположенными корпусами или даже стенкой шкафа. Наоборот, мы имеем в виду чистые, незаблокированные порты, как на входе, так и на выходе воздушного потока.

Однозначного ответа нет

Оказывается, на этот скромный вопрос нет однозначного ответа. Вместо этого есть два в чем-то противоречивых утверждения: первое – это действительно не имеет значения, второе – это зависит от обстоятельств. Если этого недостаточно, чтобы сбить с толку разработчика, который просто хочет обеспечить достаточный воздушный поток и хочет быть уверенным, что преимущества добавления вентилятора для принудительного охлаждения не теряются зря, – тогда я и не знаю, что еще тут можно сказать.

Позвольте мне объяснить. Я провел небольшое исследование, касающееся принудительного воздушного охлаждения с использованием вентиляторов, и на удивление не нашел ничего не только в официальных академических журналах, но даже в менее формальных студенческих рефератах и проектах. Это было неожиданно. Все, что я обнаружил – это то, что эту проблему исследовали многие геймеры и оверклокеры.

Их вывод: на самом деле это не имеет значения, поскольку разница, если таковая и была, очень незначительна. Конечно, важно иметь в виду, что даже для тех, кто проводил тесты на своем оборудовании, результаты действительны лишь для конкретной физической конфигурации железа и не обязательно должны обобщаться на более широкий круг оборудования.

Почему это может иметь значение? Не из-за пути, по которому идет воздушный поток, и не из-за эффективности, а из-за очень практической причины – скопления пыли на защитной решетке (если она есть) и на лопастях вентилятора. В зависимости от физического расположения вентилятора и пути прохождения воздушного потока, когда воздух нагнетается вентилятором из передней части, пыль в той или иной степени накапливается на решетке и лопастях. В результате поток воздуха уменьшается: от нескольких процентов, если пыль оседает на краях лопастей, до двузначного числа, если забивается решетка.

Напротив, если вентилятор находится в выпускном отверстии блока и вытягивает через него воздух, пыль с большей вероятностью будет накапливаться на внутренних компонентах, и не будет препятствовать потоку воздуха через впускные отверстия. Но, как и в большинстве конструкторских проблем, этот выбор требует компромисса: та же самая пыль может оседать на компонентах, нуждающихся в охлаждении, и образовывать вокруг них изолирующее покрытие. Это увеличивает тепловое сопротивление между компонентом и проходящим воздухом и снижает в этих местах эффективность охлаждения.

Три рекомендации по конструкции

Итак, что лучше: чтобы пыль собиралась на лопастях вентилятора и решетке или на компонентах, которые нуждаются в охлаждении? Следующей моей мыслью было: можно ли смоделировать ситуацию с воздушным потоком: втягивать или вытягивать? Вроде бы, нет причин, по которым этого сделать нельзя, но я не смог найти никого, кто бы это сделал и опубликовал результаты. Даже у поставщиков приложений для теплового моделирования не было ничего, что я мог бы найти по этой теме, что довольно удивительно.

Никто из нас не хочет, чтобы ПК вышел из строя из-за перегрева. Именно для того, чтобы подобное не произошло, существуют системы охлаждения. Если вы ищете достойный вентилятор для корпуса, либо же своеобразную "затычку", данный материал вам, несомненно, пригодится.

Все мы с вами прекрасно понимаем, что компьютеры являются крайне сложными в техническом плане устройствами, в которых попросту нет никаких лишних деталей и компонентов. И если же говорить про корпусный вентилятор, то он и вовсе имеет особое значение для любой сборки. Безусловно, сам вентилятор по факту не способен никак повлиять на мощность и производительность вашей системы, но именно благодаря ему ваши компоненты (графический и центральный процессоры вместе с ОЗУ) могут служить большее время.

Без достойного охлаждения ни один ПК не сможет прожить достаточно долгий срок, ведь чем выше температура в вашем ПК, тем более высокий шанс того, что тот или иной компонент может внезапно выйти из строя. Именно этот факт и делает покупку корпусных вентиляторов буквально жизненной необходимостью.

На что нужно обращать внимание при выборе корпусного вентилятора

4-pin в этом плане ещё лучше, ведь такие корпусные вентиляторы способны сами выстраивать нужную скорость работы, которая будет наиболее оптимальна для системы в конкретный момент. Благодаря такому типу подключения ваша вертушка будет работать максимально тихо, если вы не используете ПК для решения каких-либо сложных задач, что очень здорово.

Вертушка-затычка: DEEPCOOL XFAN 120

Диаметр данного вентилятора вполне стандартный для большинства корпусов — 120 мм. Радует то, что есть возможность подключения через 3-pin, благодаря чему хоть и незначительно, но всё же можно отрегулировать скорость. Ну и в конце-концов, если говорить про воздушный поток, то данный показатель составляет 43.56 cfm, что очень даже неплохой показатель для вентилятора со скоростью вращения в 1300 об/мин. Его цена составляет в среднем 270 рублей, и за эти деньги DEEPCOOL XFAN 120 является очень хорошим вариантом для охлаждения средних систем, либо же и вовсе вертушкой-затычкой.

Затычка, но с подсветкой: DEEPCOOL WIND BLADE 120

Если вы ищете вентилятор для своего корпуса, который будет в плане охлаждения показывать себя на куда более достойном уровне, нежели предыдущая модель, но при этом чей шум будет точно так же довольно низким, то обратите внимание на DEEPCOOL WIND BLADE 120. Его размер, как следует из названия, составляет 120 мм, а максимальное количество оборотов равно такому же значению, что и у предыдущего варианта — 1 300 оборотов в минуту. При этом предельный уровень шума выше всего на 2 Дб и составляет 26 дБ, что очень хорошо. Ну и, конечно, подключение осуществляется за счёт 3-pin через материнскую плату.

Этот факт очень радует, ведь если вы, например, будете пользоваться лишь условным браузером, то практически не будете слышать никакого шума, в то время как при работе с тяжёлыми программами или играми вентилятор будет работать на полную мощность. Ну и, естественно, то, что в зависимости от интенсивности работы вентилятора, он будет по-разному шуметь — от 18 до 28 дБ (и да, помните что на практике данные цифры всегда немного меньше). Огорчить вас в этой модели может разве что объём воздушного потока, который в зависимости от ситуации может составлять либо 17.3, либо 28.2 cfm.

Конечно, это не очень хорошо, но данный недостаток довольно хорошо компенсирует переменная скорость работы с максимальным значением в 1 500 об/мин., благодаря чему в любом случае охлаждение будет очень хорошим. Подключается AEROCOOL Frost 12 PWM, кстати, при помощи разъёма 4-pin, что не является откровением. Приятным моментом для вас может стать наличие многоцветной (не RGB) подсветки, которая выглядит неплохо. Так что если вы ищете, красивый и тихий вентилятор, который будет самостоятельно адаптироваться к температуре вашей системы и эффективно её охлаждать, то Frost 12 PWM по средней цене в 460 рублей, возможно, станет для вас максимально правильным приобретением.

Справится как с браузером, так и с играми: DEEPCOOL GS120

Если вы хотите заполучить корпусный вентилятор, который будет обладать всеми преимуществами подключения через 4-pin, то рассмотрите к покупке DEEPCOOL GS120. Размер данного варианта такой же, как и у всех — 120 мм. Установленный подшипник скольжения позволяет обеспечивать низкий уровень шума, что очень важно для многих. И да, уровень шума будет варьироваться от 18 до 32 дБ в зависимости от скорости вращения вентилятора.

Она довольно непостоянна и колеблется в среднем от 550 до 800 рублей. Да, для корпусного вентилятора это многовато, но учитывайте, что он сполна отработает свои деньги, так как действительно великолепно охлаждает, чему способствует как скорость вращения, так и большой объём воздушного потока. Но не стоит рассчитывать на тихую работу — вертушка хоть и не громкая, но и тихой её не назвать.

Безупречен во всём: TITAN TFD-12025H12ZP/KE(RB)

Все перечисленные выше вентиляторы для корпусов хоть и являлись довольно хорошими, но всё же в случае с каждым из них приходилось идти на определённые компромиссы. И если вы хотите приобрести чуть ли не идеальный вариант, то однозначно вы навряд ли сможете найти что-то лучше, чем TITAN TFD-12025H12ZP/KE(RB). Его диаметр равен 120 мм, подключается к материнской плате через 4-pin, а крутиться вентилятору позволяет качественный подшипник скольжения. Да, во всём этом нет ничего необычного, но удивить здесь призваны все прочие характеристики.

Скорость вращения динамическая — от 210 до 2 100 оборотов в минуту, благодаря чему данная модель способна тихо работать в условиях с минимальной нагрузкой, а также крайне быстро в тех случаях, когда ваши комплектующие действительно нагреваются. Уровень шума в целом соответствует скорости вращения — от 5 до 37 дБ. Да, при 2 100 оборотах в минуту вентилятор будет шуметь довольно сильно, но и охлаждение при этом будет первоклассным.

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.

Читайте также: