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使用测温电桥来控制散热风扇

发布时间:2016-03-04作者:智汇张瑜

  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。

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  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。

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  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。

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  式(1)中的值由表1所示的热敏电阻RT特性计算得出。

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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:

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  同样,50℃时的RTH为10,000×0.3545≈3545Ω。

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  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:

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  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:

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  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。

公司简介

宜科(天津)电子有限公司是中国工业自动化的领军企业,于2003年在天津投资成立,销售和服务网络覆盖全国。作为中国本土工业自动化产品的提供商和智能制造解决方案的供应商,宜科在汽车、汽车零部件、工程机械、机器人、食品制药、印刷包装、纺织机械、物流设备、电子制造等诸多领域占据领先地位。宜科为智慧工厂的整体规划实施提供自系统层、控制层、网络层到执行层自上而下的全系列服务,产品及解决方案涵盖但不局限于云平台、MES制造执行系统、工业现场总线、工业以太网、工业无线通讯、机器人及智能设备组成的自动化生产线、自动化电气控制系统集成、智能物流仓储系统等,以实现真正智能化的生产制造,从而带来生产力和生产效率的大幅提升,以及对生产灵活性和生产复杂性的管理能力的大幅提升。多年来,宜科以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地为中国制造业的发展提供全面支持,并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求,在业界独树一帜。帮助中国制造业转型升级,加速智能制造进程,成为中国工业4.0智慧工厂解决方案当之无愧的践行者。

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