Модуль управления вентилятором, всякий раз, когда в конструкции возникает необходимость охлаждения силового элемента, это означает выбор между габаритами пассивного охлаждения и шумом от активного решения. В устройствах, где нет постоянной большой нагрузки, решением может быть не очень мощное (и, следовательно, приемлемое по размерам) пассивное охлаждение. Да и еще можно посмотреть подходящие приложения на Appvisor.ru.
Однако для случаев, когда отводить тепло уже не удается, есть возможность включения вентилятора, обеспечивающего отвод тепла от радиатора. Однако такая конфигурация требует управления вентилятором, исходя из температуры самого радиатора, максимально приближенного к силовому элементу. Модуль управления вентилятором с таким функционалом и посвящена данная статья. Схема модуль управления вентилятором приведена на рисунке.
Наверное, у многих из нас так бывает, что, когда приходится что-то выбросить, сразу приходит масса идей, как это можно каким-то чудесным образом использовать дальше и, желательно, как-то улучшить. И вот, помимо всего прочего, настал черед, к сожалению, организовать охлаждение регулирующего элемента. Так как теплопотери всего источника питания, включая трансформатор и регулирующий транзистор, на довольно маленьком радиаторе могли приблизиться к 50 Вт.
И это именно та ситуация при использовании комбинированного охлаждения, описанная выше. Поэтому пришлось встроить в блок питания небольшой и сделать для него управление. Вся конструкция модуля основывалась на концепции полностью автономного управления, а также простой и дешевой конструкции. Регулирование осуществляется на основе компаратора, который сравнивает напряжение датчика температуры с эталонным и по результату этого сравнения включает вентилятор. Помимо датчика и компаратора в регулирование также входят источник опорного напряжения.
Учитывая простоту модуль управления вентилятором, казалось бы, выбор датчика будет простым. В схеме был опробован известный полупроводниковый датчик LM335 в корпусе ТО92, но в итоге, как и термопара, был отвергнут в пользу NTC-термистора, как ни парадоксально, не из-за функциональности, а из-за гораздо более простого использования. Они широко распространены и не дорогие, разнообразного исполнения в виде, например, кабельного наконечника под винт, в итоге был выбран именно такой 10K NTC 3950.
Коротко о свойствах термисторов NTC
■ с ростом температуры сопротивление уменьшается – а значит и напряжение на нем
■ большая нелинейность R(t) – не имеет значения, поскольку компаратор отслеживает
■ широкий диапазон доступных значений сопротивления и множество различных исполнений
■ быстрая реакция на изменение температуры
Коротко о схеме, VR1 (TL431) создает два опорных напряжения: 2,5 В для компаратора и 4,0 В для делителя термистора. Компаратор (LM358) питается напрямую от входного напряжения 5 – 12 В. Используется только одна секция операционного усилителя IC1. Питание вентилятора может быть отделено от питания цепи управления (VFAN), что позволяет управлять даже вентиляторами с напряжением 24 В.
Гистерезис вводится для подавления частого переключения компаратора в области порога принятия решения, фиксируется резисторами R8 и R9 и имеет разницу примерно в 25 мВ. Модуль управления предназначен для небольших вентиляторов 5 или 12 В и ток до 200 мА. Допустимой температурой охлаждаемого элемента является такая, при которой, с одной стороны, элемент не выйдет из строя и его свойства существенно не ухудшаются. Обычно выбираются температуры в диапазоне 45–65 °C. Температура самого транзистора на самом деле еще выше из-за потерь в радиаторе, изоляционной площадки и корпуса.
Порог переключения можно установить изменением резистора R5 для выбранных температур в диапазоне 45 – 60 градусов. Примечание: значение R5 для температуры 55 °C указано на схеме. Компаратор имеет фиксированный гистерезис. Из-за допустимого смещения используемого операционного усилителя LM358 гистерезис может быть слегка асимметричным. Модуль можно установить непосредственно к боковой части вентилятора с помощью двух стяжек или винтов. Поэтому, также из-за вибрации, в качестве регулировочных элементов он содержит только постоянные резисторы.