Регулировка скорости вентилятора ШИМ генератором

Схема регулировка скорости вентилятора с термистором и ШИМ генератором импульсов

Регулировка скорости вентилятора ШИМ генератором и включенным в цепь термистором. В этой статье предоставляется обзор, как самостоятельно изготовить электронную конструкцию для принудительного эффективного охлаждения узлов и компонентов выделяющих большое количество тепла, в таких устройствах как, усилители мощности, зарядные устройства, источники питания и так далее.

Все знают, что при работе кулера, издаваемый им шум порядком надоедает. А, чтобы снизить до минимума этот шумовой фон, нужно всего лишь изготовить специальный модуль управления вентилятором, который будет выполнять его отключение при низкой температуре на теплоотводах.

Поэтому, если не задействовать в схеме привычный метод регулировки скорости вращения вентилятора путем постепенного изменяющегося напряжения, а применить широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), то можно корректно управлять скоростью вращения вентилятора и при необходимости добавлять обороты. Ниже представлены варианты принципиальных схем для повторения данного проекта:

В этой схеме, чтобы уменьшить напряжение с 24v до 5v, задействован преобразователь постоянного тока. Если бы здесь был использован линейный стабилизатор напряжения LM7805, как в классических схемах, то он грелся бы неимоверно, гася лишнее напряжение. Следовательно, его применение в конструкции регулировки скорости вентилятора без радиатора практически невозможно.

Для определения исходной точки старта вентилятора применяется гистерезисный компаратор. Принцип его действия таков: исходя из значений температуры на термисторе, размещенного на теплоотводе он изменяет действующее сопротивление в цепи вентилятора от 10кОм, при штатной температуре, до приблизительно 5кОм, когда теплоотвод становится предельно горячим.

Особенность данной схемы регулировки скорости вентилятора кроется в том, что напряжение, получаемое от таймера LM555, также используется для управления широтно-импульсным модулятором. Интегральный таймер 555 выполняет функцию генератора импульсов, широта и частота, которых изменяется в следствии поступления напряжения на входную точку CV. Выходная цепь микросхемы LM555 подходит к FET-транзистору, который в свою очередь от поступившего импульса дает старт вентилятору.

Схема регулировка скорости вентилятора работает четко и корректно, но все-таки есть небольшой нюанс. Все дело в том, что при работе вентилятора незначительно прослушиваются низкие частоты во время прохождения импульсов. Что бы избавится от этих искажений, нужно включить в схему пару конденсаторов C4 и C5, они уберут это частотное искажение. Хотя, справедливости ради, нужно отметить, что у данной схемы имеются пара недостатков:

Первое, нет возможности регулировки на полную ширину импульса. Предел регулировки это приблизительно 40%, вентилятор вращается достаточно медленно, но максимальное значение около 80%.
Следующим больным местом является невозможность повысить частоту импульсного сигнала выше 20 кГц, при которой воздействие термистора на частотный диапазон ШИМ существенно снижается.

Есть специальные модули контроллеров для управления двигателями, вот с их помощью также можно решить это. По их принципу созданы две различные друг от друга схемы. Одна используется для вентилятора с напряжением питания 12v, а другая для вентилятора с 5-вольтовым постоянным напряжением. Микросхема управления вентиляторами TC648 работает достаточно надежно, поэтому такой ШИМ-вентилятор можно считать эффективным дополнением к мощному источнику питания.

После тестирования конструкции появилась необходимость внести некоторые изменения в схему управления. Во-первых, был задействован вывод VAS. В инструкции пишется, что для него нужно выбрать порог выключения в автоматическом режиме, хотя он также может устанавливать порог включения. Во-вторых, был удален резистор, который был установлен параллельно термо-резистору NTC.

Были проведены эксперименты с конденсатором C7, который служит для фильтрации частоты и уменьшает шумовые искажения на низких оборотах вентилятора. Оптимальный вариант получился с емкостью на 10 нФ, но при этом регулировка скорости вращения вентилятора получила ограничения. Поэтому все таки наилучшим вариантом будет установка конденсатора с емкостью 1 мкФ.