CN102852843B - 一种直流风机温控调速电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流风机温控调速电路，包括：电阻R1-电阻R10、电位器RP、热敏电阻RT、运算放大器N1、电容C1、电容C2、运算放大器N2和功率MOSFET。将被控直流风机正极接电源正极VCC，负极接电路的输出FAN-。工作时通过热敏电阻RT对温度进行检测，通过电位器RP、电阻R1-电阻R4、运算放大器N1进行补偿控制，通过电容C1、电容C2、电阻R5-电阻R10和运算放大器N2产生PWM信号驱动MOSFET控制直流风机转动。本电路实现直流风机温控无级调速，同时解决目前直流风机PWM温控调速电路较复杂、元件数量多、成本高的问题。

Description

一种直流风机温控调速电路

技术领域

本发明涉及一种温控调速电路，特别是一种直流风机温控调速电路。

背景技术

为了实现将发热电子设备机箱内的温度控制到一定范围，常采用直流风机进行进出风量控制。直流风机温控调速电路通常由温度敏感器件(热敏电阻等)、比较器和驱动元件(开关管等)组成，基本原理为：由温度敏感器件对电子设备内温度进行测量，当温度高于设定值时，比较器输出高电平，控制驱动元件接通电源，风机以额定转速转动，电子设备开始强制对流散热，机箱内部温度开始下降；当温度低于设定值时，比较器输出低电平，控制驱动元件断开风机电源，风机停止转动，电子设备停止强制对流散热，机箱内部温度开始升高，最终将电子设备机箱内温度控制在一定范围。这种控制方式虽然结构简单，但对风机转速控制只有最高转速和停止两档，由于电子设备不同工况下发热量不同，为达到温度所需散热量不同，仅靠最大功率散热和停止散热很难将电子设备内部温度控制在较精确的范围内，即存在温控控制精度差的缺点。此外这种控制方式引起风机频繁启动，一方面带来给周围人员带来难以忍受的噪音，另一方面对控制电路元件及风机结构带来冲击，降低了风机及控制电路寿命。

为了克服上述缺点，目前常采用对风机进行PWM调速控制，可实现风机转速在零和额定转速之间无级调速，提高了温度控制精度，降低了对风机和控制电路的冲击，从而提高了风机和控制电路的可靠性，此外还可使风机声音变得柔和。但是目前这种控制方式以结构比较复杂，常需要振荡电路、比较电路、PWM控制电路等，甚至采用微机进行控制，这就降低了控制电路的可靠性，增加了结构体积和成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种直流风机温控调速电路，解决目前直流风机PWM调速控制温控电路比较复杂、元器件数量多、成本高的问题。

一种直流风机温控调速电路，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电位器RP、负温度系数热敏电阻RT和运算放大器N1，还包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1、电容C2、运算放大器N2和功率MOSFET管。

电阻R1一端与电源正极VCC相连，电阻R1另一端与运算放大器N1的正输入端和电位器RP的一端及活动端相连，电位器RP的另一端与负温度系数热敏电阻RT的一端相连，负温度系数热敏电阻RT的另一端与电源地GND相连。电阻R2的一端与电源正极VCC相连，电阻R2的另一端分别与运算放大器N1的负输入端、电阻R3的一端以及电阻R4的一端相连；电阻R3的另一端与电源地GND相连，电阻R4的另一端分别与运算放大器N1的输出端和电阻R5的一端相连；电阻R5的另一端分别与运算放大器N2的负输入端、电容C1的一端以及电阻R9的一端相连；电容C1的另一端与电源地GND相连；电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端以及运算放大器N2的输出端相连，电阻R8的另一端分别与运算放大器N2的正输入端、电阻R6的一端以及电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端与电源正极VCC相连，电阻R7的另一端与电源地GND相连；电阻R10的另一端与功率MOSFET管的栅极g相连。运算放大器N2的电源输入正极分别与电源正极VCC和电容器C2的一端相连，运算放大器N2的电源输入负极和电容C2的另一端分别与电源地GND相连。功率MOSFET管的源极s与电源地GND相连，功率MOSFET管的漏极d与电路的输出端FAN-相连。

工作时将被控制的直流风机正极接电源正极VCC，直流风机负极接电路的输出FAN-。电阻R2、电阻R3为运算放大器N1提供温度基准信号，电阻R1、电位器RP和负温度系数热敏电阻RT为运算放大器N1提供温度反馈信号，温度反馈信号与温度放大信号比较后，经运算放大器N1和电阻器R4组成的放大电路处理生成温度调节信号。运算放大器N2和电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2构成PWM控制电路，在运算放大器N2输出端输出PWM信号，改变电容C1和电阻R9可改变输出PWM信号的频率，可根据施加在运算放大器N2负输入端的输入信号改变输出PWM信号的占空比。运算放大器N1输出的温度调节信号通过电阻R5施加至运算放大器N2后，则在运算放大器N2输出端输出与温度信号对应占空比的PWM信号，通过电阻R10驱动功率MOSFET管，由功率MOSFET管对直流风机实现PWM调速控制。

当电子设备机箱温度较低时，负温度系数热敏电阻RT阻值较高，运算放大器N1的正输入端较负输入端电压高，运算放大器N1输出端输出较高电压的温度调节信号通过电阻R5传输至运算放大器N2上，运算放大器N2输出端输出占空比较小的PWM信号，通过功率MOSFET管在直流风机上施加占空比较小PWM电压，等效电压幅值较低，直流风机以较低的转速转动，则电子设备机箱散热能力下降，温度逐渐上升，导致负温度系数热敏电阻RT阻值降低，按照上述工作过程导致运算放大器N2输出端输出的PWM信号占空比增加，直流风机的转速增加，电子设备机箱散热能力增加，温度最终保持在设定温度值，直流风机以一定的转速转动。同理当电子设备机箱温度较高时，通过该电路的调节作用会使电子设备机箱温度降低到设定温度。

本发明采用常用电子元件，具有电路简易、成本低、可靠性高等特点，可实现对直流风机的PWM调速控制，将温度控制在设定值。该电路适用于大多数电子设备机箱散热系统，可较大程度地降低体积和成本。

附图说明

图1一种直流风机温控调速电路结构示意图。

具体实施方式

一种直流风机温控调速电路，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电位器RP、负温度系数热敏电阻RT和运算放大器N1，还包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1、电容C2、运算放大器N2和功率MOSFET管。

电阻R1一端与电源正极VCC相连，电阻R1另一端与运算放大器N1的正输入端和电位器RP的一端及活动端相连，电位器RP的另一端与负温度系数热敏电阻RT的一端相连，负温度系数热敏电阻RT的另一端与电源地GND相连。电阻R2的一端与电源正极VCC相连，电阻R2的另一端分别与运算放大器N1的负输入端、电阻R3的一端以及电阻R4的一端相连；电阻R3的另一端与电源地GND相连，电阻R4的另一端分别与运算放大器N1的输出端和电阻R5的一端相连；电阻R5的另一端分别与运算放大器N2的负输入端、电容C1的一端以及电阻R9的一端相连；电容C1的另一端与电源地GND相连；电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端以及运算放大器N2的输出端相连，电阻R8的另一端分别与运算放大器N2的正输入端、电阻R6的一端以及电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端与电源正极VCC相连，电阻R7的另一端与电源地GND相连；电阻R10的另一端与功率MOSFET管的栅极g相连。运算放大器N2的电源输入正极分别与电源正极VCC和电容器C2的一端相连，运算放大器N2的电源输入负极和电容C2的另一端分别与电源地GND相连。功率MOSFET管的源极s与电源地GND相连，功率MOSFET管的漏极d与电路的输出端FAN-相连。

工作时将被控制的直流风机正极接电源正极VCC，直流风机负极接电路的输出FAN-。电阻R2、电阻R3为运算放大器N1提供温度基准信号，电阻R1、电位器RP和负温度系数热敏电阻RT为运算放大器N1提供温度反馈信号，温度反馈信号与温度放大信号比较后，经运算放大器N1和电阻器R4组成的放大电路处理生成温度调节信号。运算放大器N2和电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2构成PWM控制电路，在运算放大器N2输出端输出PWM信号，改变电容C1和电阻R9可改变输出PWM信号的频率，可根据施加在N2负输入端的输入信号改变输出PWM信号的占空比。运算放大器N1输出的温度调节信号通过电阻R5施加至运算放大器N2后，则在运算放大器N2输出端输出与温度信号对应占空比的PWM信号，通过电阻R10驱动功率MOSFET管，由功率MOSFET管对直流风机实现PWM调速控制。

当电子设备机箱温度较低时，负温度系数热敏电阻RT阻值较高，运算放大器N1的正输入端较负输入端电压高，运算放大器N1输出端输出较高电压的温度调节信号通过电阻R5传输至运算放大器N2上，运算放大器N2输出端输出占空比较小的PWM信号，通过功率MOSFET管在直流风机上施加占空比较小PWM电压，等效电压幅值较低，直流风机以较低的转速转动，则电子设备机箱散热能力下降，温度逐渐上升，导致负温度系数热敏电阻RT阻值降低，按照上述工作过程导致运算放大器N2输出端输出的PWM信号占空比增加，直流风机的转速增加，电子设备机箱散热能力增加，温度最终保持在设定温度值，直流风机以一定的转速转动。同理当电子设备机箱温度较高时，通过该电路的调节作用会使电子设备机箱温度降低到设定温度。

Claims (1)

1.一种直流风机温控调速电路，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电位器RP、负温度系数热敏电阻RT和运算放大器N1，其特征在于还包括：电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C1、电容C2、运算放大器N2和功率MOSFET管；

电阻R1一端与电源正极VCC相连，电阻R1另一端与运算放大器N1的正输入端和电位器RP的一端及活动端相连，电位器RP的另一端与负温度系数热敏电阻RT的一端相连，负温度系数热敏电阻RT的另一端与电源地GND相连；电阻R2的一端与电源正极VCC相连，电阻R2的另一端分别与运算放大器N1的负输入端、电阻R3的一端以及电阻R4的一端相连；电阻R3的另一端与电源地GND相连，电阻R4的另一端分别与运算放大器N1的输出端和电阻R5的一端相连；电阻R5的另一端分别与运算放大器N2的负输入端、电容C1的一端以及电阻R9的一端相连；电容C1的另一端与电源地GND相连；电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端以及运算放大器N2的输出端相连，电阻R8的另一端分别与运算放大器N2的正输入端、电阻R6的一端以及电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端与电源正极VCC相连，电阻R7的另一端与电源地GND相连；电阻R10的另一端与功率MOSFET管的栅极g相连；运算放大器N2的电源输入正极分别与电源正极VCC和电容器C2的一端相连，运算放大器N2的电源输入负极和电容C2的另一端分别与电源地GND相连；功率MOSFET管的源极s与电源地GND相连，功率MOSFET管的漏极d与电路的输出端FAN-相连；

工作时将被控制的直流风机正极接电源正极VCC，直流风机负极接电路的输出FAN-；电阻R2、电阻R3为运算放大器N1提供温度基准信号，电阻R1、电位器RP和负温度系数热敏电阻RT为运算放大器N1提供温度反馈信号，温度反馈信号与温度放大信号比较后，经运算放大器N1和电阻器R4组成的放大电路处理生成温度调节信号；运算放大器N2和电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2构成PWM控制电路，在运算放大器N2输出端输出PWM信号，改变电容C1和电阻R9可改变输出PWM信号的频率，可根据施加在运算放大器N2负输入端的输入信号改变输出PWM信号的占空比；运算放大器N1输出的温度调节信号通过电阻R5施加至运算放大器N2后，则在运算放大器N2输出端输出与温度信号对应占空比的PWM信号，通过电阻R10驱动功率MOSFET管，由功率MOSFET管对直流风机实现PWM调速控制；

当电子设备机箱温度较低时，负温度系数热敏电阻RT阻值较高，运算放大器N1的正输入端较负输入端电压高，运算放大器N1输出端输出较高电压的温度调节信号通过电阻R5传输至运算放大器N2上，运算放大器N2输出端输出占空比较小的PWM信号，通过功率MOSFET管在直流风机上施加占空比较小PWM电压，等效电压幅值较低，直流风机以较低的转速转动，则电子设备机箱散热能力下降，温度逐渐上升，导致负温度系数热敏电阻RT阻值降低，按照上述工作过程导致运算放大器N2输出端输出的PWM信号占空比增加，直流风机的转速增加，电子设备机箱散热能力增加，温度最终保持在设定温度值，直流风机以一定的转速转动；同理当电子设备机箱温度较高时，通过该电路的调节作用会使电子设备机箱温度降低到设定温度。