使用測溫電橋來控制散熱風(fēng)扇

從個(gè)人電腦到平板電視，任何帶電源的消費(fèi)類產(chǎn)品，其背部都會(huì)有一臺(tái)小風(fēng)扇，用于電路冷卻。當(dāng)談到控制風(fēng)扇時(shí)，使用熱敏電阻替代熱電偶的做法已變得更流行。

使用熱敏電阻來控制溫度已不是什么新鮮事，自20世紀(jì)70年代以來，該器件就被用來測量PCB散熱器溫度的升降情況。本文將探討其在風(fēng)扇控制中的工作情況和性能，以減少噪聲，并提高效率。

在基于熱敏電阻的風(fēng)扇控制中，如果環(huán)境溫度上升到高于室溫狀態(tài)，測溫電橋?qū)z測到溫度的上升，并開啟風(fēng)扇。這一工作是全自動(dòng)的，當(dāng)環(huán)境溫度回到室溫時(shí)，風(fēng)扇將會(huì)關(guān)閉。

負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻能夠非常有效地檢測出環(huán)境溫度的上升。因?yàn)槭秦?fù)溫度系數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，熱敏電阻的阻值將降低。本例中的測溫電橋在控制風(fēng)扇工作的過程中，利用的就是熱敏電阻的這一獨(dú)特特征。

測溫應(yīng)用

電路中的風(fēng)扇通過對電路進(jìn)行適當(dāng)冷卻，可增強(qiáng)能效，降低風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲效應(yīng)。電氣噪聲通常是由于風(fēng)扇未能在全功率條件下工作而產(chǎn)生的。

圖1:比較器電路中的輸入信號。

圖2:測溫電橋電路。

圖2給出了用于風(fēng)扇控制的典型測溫電橋電路。電阻R2(50W、300Ω)由下式確定，它將影響輸入信號。

將圖1中的輸入信號施加到圖2的比較器電路。

70℃和50℃下的參考電壓計(jì)算

按照客戶需求，考慮當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到70℃或50℃時(shí)，該應(yīng)用將會(huì)工作(即風(fēng)扇將開啟)。

假設(shè)在25℃或室溫下，RTH為10,000Ω，那么，在70℃下，RTH為1,470Ω。

式(1)中的值由表1所示的熱敏電阻RT特性計(jì)算得出。

表1:70℃或50℃時(shí)，熱敏電阻RT特性的理想值。

因此，70℃時(shí)的參考電壓按下式計(jì)算：

同樣，50℃時(shí)的RTH為10,000×0.3545≈3545Ω。

式(2)中的值由表1所示的熱敏電阻RT特性計(jì)算得出。

因此，50℃時(shí)的參考電壓按下式計(jì)算：

風(fēng)扇開啟條件

當(dāng)輸入電壓超過參考電壓時(shí)，風(fēng)扇將會(huì)開啟，但這一條件取決于環(huán)境溫度。注意：熱敏電阻的阻值取決于環(huán)境溫度。

在70℃時(shí)，如果輸入電壓超過1. 9 2V,輸出電壓將切換至+12V電平;當(dāng)輸入電壓低于1.92V時(shí)，輸出電壓將切換回-12V電平。

在50℃時(shí)，如果輸入電壓超過3. 9 2V,輸出電壓將切換至+12V電平;當(dāng)輸入電壓低于3.92V時(shí)，輸出電壓將切換回-12V電平。

室溫情況下會(huì)發(fā)生什么呢?

室溫(25℃)情況下的參考電壓為：

因?yàn)樽畲筝斎腚妷簽?plusmn;5，絕不會(huì)超過+7.50V，所以風(fēng)扇將維持“關(guān)閉”狀態(tài)。

Ametherm公司的PANE103395非常適合這一應(yīng)用。該小熱敏電阻能夠?qū)Νh(huán)境溫度的上升做出快速反應(yīng)。其5%的準(zhǔn)確度減小了工作性能中的任何偏差。