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深度剖析:用熱敏電阻如何控制散熱風扇?

發(fā)布時間:2014-12-31 責任編輯:sherryyu

【導讀】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。
 
從個人電腦到平板電視,任何帶電源的消費類產(chǎn)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(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,并開啟風扇。這一工作是全自動的,當環(huán)境溫度回到室溫時,風扇將會關(guān)閉。
 
負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻能夠非常有效地檢測出環(huán)境溫度的上升。因為是負溫度系數(shù),當環(huán)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(yīng)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(chǎn)生的噪聲效應(yīng)。電氣噪聲通常是由于風扇未能在全功率條件下工作而產(chǎn)生的。
比較器電路中的輸入信號
圖1:比較器電路中的輸入信號。
測溫電橋電路。
圖2:測溫電橋電路。
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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。
70℃和50℃下的參考電壓計算
 
按照客戶需求,考慮當環(huán)境溫度達到70℃或50℃時,該應(yīng)用將會工作(即風扇將開啟)。
 
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特性計算得出。
70℃或50℃時,熱敏電阻RT特性的理想值

70℃或50℃時,熱敏電阻RT特性的理想值
 
表1:70℃或50℃時,熱敏電阻RT特性的理想值。
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因此,70℃時的參考電壓按下式計算:
參考電壓按下式計算
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(huán)境溫度。注意:熱敏電阻的阻值取決于環(huán)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(fā)生什么呢?
 
室溫(25℃)情況下的參考電壓為:
參考電壓
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(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%的準確度減小了工作性能中的任何偏差。
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