Контроллер вентилятора с плавным вращением, большинство терморегуляторов, которые управляют работой охлаждающего вентилятора, включают или выключают его. В некоторых случаях нет необходимости включать вентилятор на полную мощность, так как это вызывает значительный шум. Представленный модуль регулирует скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры. Кроме того, он защищает систему от перегрева в случае отключения термистора.
Контроллер вентилятора с плавным вращением предназначена для питания вентилятора с двигателем постоянного тока, адаптированным к напряжению питания 12 В. Принципиальная схема контроллера вентилятора показана на рисунке. Цепь, содержащая потенциометры P1 и P2, резистор R1 и термистор NTC, образует делитель напряжения питания. Резистор защищает термистор от слишком большого тока, если потенциометры вывернуты до минимального сопротивления.
Диоды D1 и D2 защищают полевые транзисторы от повреждения в случае опасного для них напряжения от клемм термистора, например, от электростатического разряда. Во время нормальной работы транзистор Т1 должен быть открыт. Это произойдет, если его напряжение затвора — достаточно высоко, что в свою очередь означает, что термистор проводит ток. В случае обрыва в цепи термистора потенциал затвора уменьшается до нуля и запирается.
Ток перестает течь через резистор R2, а потенциал стока Т1 увеличивается до потенциала напряжения питания. Диоды D3 и D4 и резистор R3 образуют сумматор. Когда система работает должным образом, диод D4 закрыт (его анод находится под потенциалом, близким к нулю), и напряжение на R3 почти соответствует напряжению, установленному на потенциометре P2.
Ток, протекающий через этот диод, настолько мал (порядка несколько микроампер), что его падением напряжения можно пренебречь. Закрытие транзистора T1 приводит к немедленному открытию диода D4, который устанавливает потенциал затвора T2 примерно на 95% от напряжения питания.
При питании от 12 В, транзистор Т2 полностью открывается. Вентилятор начинает работать на полную мощность, что защищает охлаждаемое устройство от перегрева и сигнализирует пользователю о сбое. Транзистор Т2 должен иметь максимально возможное пороговое напряжение и наименьшую возможную переходную характеристику.
Высокое пороговое напряжение требуется, чтобы гарантировать, что транзистор T1 всегда открыт во время правильной работы. В свою очередь, широкий диапазон регулирования тока стока по переходным характеристикам будет способствовать получению изменения тока вентилятора в широком диапазоне температур.
С крутыми переходными характеристиками управление вентилятором будет в основном ограничено операцией «включено-выключено». Транзистор IRF520 в достаточной степени удовлетворяет этим условиям, а также является дешевым и легкодоступным, что не мешает проводить собственные испытания с транзистором другого типа.
С точки зрения вентилятора, сток транзистора Т2 ведет себя как источник тока. Некоторые вентиляторы с бесщеточным мотором плохо работают. Добавление конденсатора C3 резко снижает полное сопротивление такого источника питания. Роль диода D5 заключается в коротком замыкании импульсов с отрицательной поляризацией, которые могут генерироваться работающим двигателем.
Для вентилятора предусмотрено два разъема: J3 и J4. В последнем случае схема соответствует трехпроводному стандарту управления скоростью. Вся схема собрана на односторонней печатной плате с размерами 40 мм × 47 мм, схема сборки которой показана на рисунке.
В 3мм от края платы имеются крепежные отверстия. Сборка не должна создавать каких-либо трудностей даже для начинающих любителей электроники. Если мощность вентилятора превышает 2 Вт, радиатор все-же следует прикрутить к транзистору, поскольку металлическая вставка становится недостаточной для отвода тепла.
Потребляемая мощность схемы пренебрежимо мала, ниже одного миллиампера. Он адаптирован для работы с постоянным напряжением 12 В. После подключения вентилятора, термистора и источника питания вы можете приступить к корректировке положения потенциометров.
В общем подходе потенциометр P1 регулирует скорость увеличения тока вентилятора при повышении температуры, а P2 устанавливает точку минимальной температуры, выше которой вентилятор начинает работать. Простота схемы означает, что влияние этих двух потенциометров друг на друга не является значительным, поэтому при настройке одного вы должны затем подстроить другой.