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使用測溫電橋來控制散熱風扇

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關鍵詞: 散熱風扇,測溫電橋,熱敏電阻

      從個人電腦到平板電視,任何帶電源的消費類產品,其背部都會有一臺小風扇,用于電路冷卻。當談到控制風扇時,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扇控制中,如果環境溫度上升到高于室溫狀態,測溫電橋將檢測到溫度的上升,并開啟風扇。這一工作是全自動的,當環境溫度回到室溫時,風扇將會關閉。

      負溫度系數(NTC)熱敏電阻能夠非常有效地檢測出環境溫度的上升。因為是負溫度系數,當環境溫度上升時,熱敏電阻的阻值將降低。本例中的測溫電橋在控制風扇工作的過程中,利用的就是熱敏電阻的這一獨特特征。

      測溫應用

      電路中的風扇通過對電路進行適當冷卻,可增強能效,降低風扇所產生的噪聲效應。電氣噪聲通常是由于風扇未能在全功率條件下工作而產生的。

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      圖1:比較器電路中的輸入信號。

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      圖2:測溫電橋電路。

      圖2給出了用于風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。

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      將圖1中的輸入信號施加到圖2的比較器電路。

      70℃和50℃下的參考電壓計算

      按照客戶需求,考慮當環境溫度達到70℃或50℃時,該應用將會工作(即風扇將開啟)。

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

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      式(1)中的值由表1所示的熱敏電阻RT特性計算得出。

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      表1:70℃或50℃時,熱敏電阻RT特性的理想值。

      因此,70℃時的參考電壓按下式計算:

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      同樣,50℃時的RTH為10,000×0.3545≈3545Ω。

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      式(2)中的值由表1所示的熱敏電阻RT特性計算得出。

      因此,50℃時的參考電壓按下式計算:

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      風扇開啟條件

      當輸入電壓超過參考電壓時,風扇將會開啟,但這一條件取決于環境溫度。注意:熱敏電阻的阻值取決于環境溫度。

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

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

      室溫情況下會發生什么呢?

      室溫(25℃)情況下的參考電壓為:

    使用測溫電橋來控制散熱風扇

      因為最大輸入電壓為±5,絕不會超過+7.50V,所以風扇將維持"關閉"狀態。

      Ametherm公司的PANE103395非常適合這一應用。該小熱敏電阻能夠對環境溫度的上升做出快速反應。其5%的準確度減小了工作性能中的任何偏差。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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