DC直流风扇电路工作原理分析.ppt

風扇電路工作原理 制作 楊平2005年4月8日 AVCGroupDatechTechnologyCo Ltd 前言 隨著IT行業的發展 電腦CPU運行速度飛速提升 其CPU因高速運算所產生熱量越來越多 因此對CPU的散熱系統要求越來越高 為了滿足更高性能散熱又節約能源程控風扇就運用而生了 程控風扇在高精度轉速及節約能源方面較傳統IC控制風扇有著較大的優勢 內容 一 直流風扇電磁動力工作原理二 典型電路工作原理 1 電磁基礎A 磁任何一個具有磁性的物質那麼它就會存在著兩個磁极 我們定議為N极與S极 极端磁場強度最強 磁性最強 中間磁場強度弱B 電磁的產生 線圈在通電的狀況下產生磁場 磁場的方向為 線圈電流的流入方向逆時針方向90度為磁場N极 正時針方向90度為S极 一 風扇電磁動力原理 N S N S C 磁場的作用力 同性相斥異性相吸 在磁性物質當中 N极與S极是相對應的即在任一磁性物質當中都存在著N极與S极 兩個磁性物質的作用力為同极相斥異极相吸 一 風扇電磁動力原理 N N S S F F 2 磁介說明軟磁與硬磁物質 在通電或在磁場的影響下會產生磁性 但當斷開電后或無磁場時則又不帶磁性 這類物質稱為軟磁性物質 例如矽鋼片 當斷開電后或無磁場時物質仍保留一些磁性 這類物質稱為硬磁 例如磁條 在充磁后則保留磁性 一 風扇電磁動力原理 3 磁條充磁后磁場狀況充磁后相當於具有四條磁鐵緊靠在一起 在磁條的圓形空間中形成四個磁場在N极與S极的相接處磁場強度最強 一 風扇電磁動力原理 N N N N S S S S 磁框 磁條 N极与S极相接處磁場強度最強 一 風扇電磁動力原理 4 未通電時磁條与矽鋼片的狀況未通電狀況下的磁條相對矽鋼片位置如下圖 即磁條的四個磁場最強處位於與矽鋼片開口處 磁條 磁框 矽鋼片 線圈 磁場強度最強與矽鋼片開口處相對應 程控風扇的特點 1 程控IC的PWM模組輸出功能對風扇起到了精準的轉速控制2 啟動時間長 對風扇工作狀態具有一定檢測能力 例如對風扇鎖死反應快立即切斷線圈電源從而避免不必要的燒毀3 程序IC對轉速曲線的精度主要取決於IC的數模轉換精度 以及內部存儲器大小 實例DS9238 12HBPA電路分析 一 電源供應電路 1 線圈12V供電電路 A 輸出前端采用二极体可防止線圈反向電壓對電腦電源的反向沖擊B 同時用兩顆整流二极体 用以增大整机可承受電流C 風扇在進行高轉時12V電源輸出波形如下圖 12V電源輸出 兩顆同規格整流二极体用以增大整機承受電流 12V電源輸出波形 5v穩壓電源輸出 2 各IC用穩壓電路 A 采用LM7805得到穩定的電壓輸出B 使用限流電阻加電容 使輸入穩定C 積納二极體保護穩壓IC的輸入在額定範圍內 LM7805穩壓IC 限流電阻 積納二极體保護穩壓IC 二 轉速控制電路 1 控制IC電路 A 采用電阻分壓電路得到模數轉換的基準電平當這兩顆電阻有問題時 則會造成轉速曲線整体偏移 B LIMIT腳用於限流 保護MOS驅動IC 當MOS驅動IC輸出很大的電流時 LIMIT腳位貞測到該訊號 程控IC立即切掉峰值電流 從而保護了MOS驅動IC A D轉換基準電平 20 腳峰值電流檢測腳 C 程控IC各引腳功能說明 R0 風扇信號輸出腳F0 HALLIC感應輸入腳HA HB 交替控制輸出腳與PWMA PWMB共同工作PWMA PWMB 脈沖調寬輸出腳 對轉速控制LIMIT 限流保護偵測腳位SIGNAL 模擬量輸入腳 外部轉速控制信號經電路轉換后的電壓信號輸入腳 A U3 U4驅動MOS 該零件集成一個NMOS和一個PMOS 電流可達6A VDS耐壓30VB Q2 Q3 Q4 Q5為U3 U4的推動管 Q2 Q4受到程控IC的控制 當Q2導通時Q4截止 當Q4導通時Q2截止 從而使當U3NMOS導通則U4PMOS導通 U3PMOS截止 U4NMOS截止 電流方向如右圖電流1所示 三 線圈驅動電路 1 2 四 HALLIC感應電路及信號輸出電路 A U2為HALLIC用以感應磁條的磁場B 當扇葉旋轉 磁條也就在旋轉 那麼HALLIC感應到磁條磁場的切換 第三腳輸出高低電平 直接傳送到U5程序控制IC 程控IC通過磁場的變換頻率運算出風扇的轉速 從而調節PWMA PWMB的輸出占空比 從而調節轉速C HALLIC第三腳輸出電平經過Q1轉換輸出相同頻率的方波即信號波形