pwm风扇，使用PWM控制直流风扇

　　最近几年来，业界对于利用集成威廉希尔官方网站 控制用于各种电子设备的冷却风扇速度的兴趣一直在增长。电子产品，尤其消费电子产品的尺寸，每天都在显著减小，但是由于在芯片上运行的应用程序日趋复杂，芯片产生的热量却在增加。有两种方式可以去除所产生的热量。

　　一种方法就是使用无源元件，比如散热器和热导管，第二种方法就是使用有源元件，比如冷却风扇。

　　在许多消费和其它产品中，可以观察到无源元件由于尺寸和成本原因而无法胜任。使用冷却风扇可在热源周围产生气流，是去除热量的有效方法。不过，在系统中增加冷却风扇将会增加功耗。对于电池供电的系统，这是一个重要因素。

　　另外，因为冷却风扇是机械部件，因而会产生噪声。通过控制风扇速度，可以有效地解决以上问题。风扇在较低转速下运行所消耗的功率较少，这可延长电池寿命，又能减少风扇发出的噪声，并增加风扇的使用期限。

　　控制速度的方法

　　1、开/关（ON/OFF）控制： 这是最简单的方法。当特定元件的温度超出阈值时，可以使用驱动信号开启风扇; 或者当温度低于阈值时关闭风扇。虽然该方法非常简单，但缺点是在接通的这刻，风扇以全速运转并因此消耗了最大功率且产生了噪声。

　　2、线性控制： 此方法通过调压器来控制施加在风扇上的DC电压。降低电压可以使风扇以较低的速度运转，且可增加电压使风扇以较高的速度运转。此方法的优势是电压始终施加在风扇上。因此，在任何时候，转速计（tacho）信号都会存在并被测量。这在脉宽调制控制技术中是不可能的。此方法的缺点是使用调压器将增加线路板的成本和空间，并且需要专用控制器来控制调压器。

　　3、PWM控制： 最广泛用于风扇转速控制的方法就是PWM控制。在此方法中，PWM驱动信号施加到连接至风扇的高侧或低侧的场效应晶体管（field-effect transistor，FET） 上。在特定频率k开关风扇，通过PWM信号的占空比（duty cycle）来控制风扇转速，而施加在风扇上的电压始终为全或零。此方法的最大优势是设计简单、外部威廉希尔官方网站 少、且成本低。

　　缺点是因为电压并不总是施加在风扇上，转速计信号将被PWM驱动信号大幅削减。实际上，转速计信号将跟随PWM信号而变化。要避开这个问题，应该采用“脉冲展宽”技术来获得转速计信息。图1显示了由于PWM驱动信号的存在，经大幅削减/改变后的转速计信号。图2显示了使用脉冲展宽原理从实际转速计信号中重建转速计信号。

　　DC风扇的类型

　　有三种主要的DC风扇类型：

　　1.2线风扇

　　2.3线风扇

　　3.4线风扇

　　2线风扇有两个引脚： 电源和接地。此风扇可以通过改变DC电压或者通过使用低频PWM驱动信号来控制。2线风扇没有转速计信号，因而没有用于测量风扇转速的信息。此类控制被称为“开环”。

　　图3 显示了采用SmartFusion cSoC实现的2线风扇威廉希尔官方网站 实例。3线风扇有三个引脚： 电源、接地和转速计。此风扇可以通过改变DC电压或者通过使用低频PWM驱动信号来控制。3线风扇有转速计信号，显示了风扇转速。用户可以基于转速计读取值，调节风扇转速，这可以称为“闭环”控制。

　　在某些情况下，3线风扇还可以采用开环方式来控制。图4和图5显示了采用SmartFusion cSoC来实现的3线风扇威廉希尔官方网站 实例。4线风扇有四个引脚; 电源、接地、转速计和PWM输入。PWM输入用于控制风扇转速。在一个4线风扇中，电源只给线圈供电，而不是用于整个风扇的电源开/关，因此可以获得任何时间点的转速计信息。

　　此类风扇不需要脉冲展宽技术。为减少整流噪声，PWM频率可以提高到20 KHZ以上。采用此方法，可以去除可听范围的整流线圈噪声。图6显示了采用SmartFusion cSoC实现的4线风扇威廉希尔官方网站 实例。