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使用测温电桥来控制散热风扇

发布时间:2015/3/14    访问人数:1563次

从个人电脑到平板电视,任何带电源的消费类产品,其背部都会有一台小风扇,用于电路冷却。当谈到控制风扇时,使用热敏电阻替代热电偶的做法已变得更流行。

使用热敏电阻来控制温度已不是什么新鲜事,自20世纪70年代以来,该器件就被用来测量PCB散热器温度的升降情况。本文将探讨其在风扇控制中的工作情况和性能,以减少噪声,并提高效率。

在基于热敏电阻的风扇控制中,如果环境温度上升到高于室温状态,测温电桥将检测到温度的上升,并开启风扇。这一工作是全自动的,当环境温度回到室温时,风扇将会关闭。

负温度系数(NTC)热敏电阻能够非常有效地检测出环境温度的上升。因为是负温度系数,当环境温度上升时,热敏电阻的阻值将降低。本例中的测温电桥在控制风扇工作的过程中,利用的就是热敏电阻的这一独特特征。

  测温应用

  电路中的风扇通过对电路进行适当冷却,可增强能效,降低风扇所产生的噪声效应。电气噪声通常是由于风扇未能在全功率条件下工作而产生的。

使用测温电桥来控制散热风扇

  图1:比较器电路中的输入信号。

使用测温电桥来控制散热风扇

  图2:测温电桥电路。

  图2给出了用于风扇控制的典型测温电桥电路。电阻R2(50W、300Ω)由下式确定,它将影响输入信号。

使用测温电桥来控制散热风扇

  将图1中的输入信号施加到图2的比较器电路。

  70℃和50℃下的参考电压计算

  按照客户需求,考虑当环境温度达到70℃或50℃时,该应用将会工作(即风扇将开启)。

  假设在25℃或室温下,RTH为10,000Ω,那么,在70℃下,RTH为1,470Ω。

使用测温电桥来控制散热风扇

  式(1)中的值由表1所示的热敏电阻RT特性计算得出。

使用测温电桥来控制散热风扇

使用测温电桥来控制散热风扇

  表1:70℃或50℃时,热敏电阻RT特性的理想值。


因此,70℃时的参考电压按下式计算:

使用测温电桥来控制散热风扇

  同样,50℃时的RTH为10,000×0.3545≈3545Ω。

使用测温电桥来控制散热风扇

  式(2)中的值由表1所示的热敏电阻RT特性计算得出。

  因此,50℃时的参考电压按下式计算:

使用测温电桥来控制散热风扇

  风扇开启条件

  当输入电压超过参考电压时,风扇将会开启,但这一条件取决于环境温度。注意:热敏电阻的阻值取决于环境温度。

  在70℃时,如果输入电压超过1. 9 2V,输出电压将切换至+12V电平;当输入电压低于1.92V时,输出电压将切换回-12V电平。

  在50℃时,如果输入电压超过3. 9 2V,输出电压将切换至+12V电平;当输入电压低于3.92V时,输出电压将切换回-12V电平。

  室温情况下会发生什么呢?

  室温(25℃)情况下的参考电压为:

使用测温电桥来控制散热风扇

  因为最大输入电压为±5,绝不会超过+7.50V,所以风扇将维持"关闭"状态。

  Ametherm公司的PANE103395非常适合这一应用。该小热敏电阻能够对环境温度的上升做出快速反应。其5%的准确度减小了工作性能中的任何偏差。


咨询热线

025-52121868

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