電動推桿

現代電子設備,特別是消費電子產品的趨勢是功能的增強和產品的小型化?因此,大量的電子元件硬塞進非常窄小的空間?一個明顯的例子就是筆記本電腦,薄而輕的筆記本電腦已經大大壓縮,但他們的處理能力還要維持或增加?這種趨勢的其他例子包括投影機和機頂盒?這些系統都具有一個共同問題是工作時散發大量的熱量?在筆記本電腦,高速中央處理器的發熱,在投影機,大部分的熱量是由光源產生的,這種熱需要有效并安靜地散去?使用冷卻風機仍是防止電子設備過熱最常見和有效的方法

  但是風機是噪聲來源,它也增加了系統能耗,特別是如果電能是由電池提供時,風機效率顯得突出?風機還是一個機械部件,在系統中也需要從可意性角度考慮

  1.風機引起的電流波動

  無刷直流風機的電流不是恒定的直流?電機運行時,由于繞組換相,電流存在明顯的波動?無刷直流風機工作電流包含許多紋波,紋波電流大小與電機的設計?電子開關電路?工作電壓和電流等因素有關?取決于電機設計水平,具體風機的電流波形和紋波電流大小會有所不同?無刷直流風機電流波動例子見圖15-18?當直流電源還連接有其他外圍設備時,應當考慮無刷風機電機的類型和電流特性以及電機數量的影響?當多個風機在同一電源總線工作,多風機產生總的紋波電流可以變得十分復圖15.18無刷直流風機電流渡動例子雜?這種復雜的紋波電流對系統可能造成干找?此時甚至需要安放總線隔離濾波器

2.風機起動電流峰值

無刷直流風機在電腦和其他電子設備中的應用越來越普及,設備設計人員因而面對更多新的問題?其中之一就是要解決風機起動和關閉時的電源過載問題?在一般情況下,降溫風機的電流大約是在0.5-1.5A左右?然面,風機起動和關閉時的電流卻會高出這個數字的4=6倍?如果在系統中只有一臺風機的話,過載電流還可能在電源的控制能力之內,這種情況不會對電源有太大影響?但是如果一個系統同時安裝了3臺風機,系統設計人員就必須認真考慮起動電流的問題了?

  為了使設計人員能將電源電流保持在合理的限制范圍內,人們為風機生產廠商制定了很多設計標準,有許多著名廠商,如 Intel.惠普和思科公司都對風扇起動和關閉時各個階段的最大消耗電流做出了規范?OEM廠商目前把起動/關閉風扇時的最大電流規范為2A?為解決這一問題,在近幾年來,風扇轉速脈寬調制(PwM)控制日益成為降溫風扇的標準性能之一?并逐步與風機的內部控制系統融為一體,以適應上述的電流控制要求

  無刷直流風機在起動時,起動電峰值通常是由電機繞組電路電阻的和電源電壓決定的?然而,許多無刷直流風扇為了抑制電磁干擾(EM1)加有額外的濾波電容?當接通電源時,此電容充電可能帶來一個非常高的瞬間電流尖峰?如果去掉這個電容,起動電流峰值會明顯降低,可能降低到1/4

  3.采用PwM技術的限流與速度調節

無刷直流風機使用時必須考慮電源的限流?許多電源設置有電流限制或過電流關斷保護功能?按照電機峰值起動電流和最大紋波電流確定電源限流?根據無刷直流風機的大小和設計不同的,選擇限制的起動電流峰值與運行電流的比值變化范圍可能相當大,例如,4:1或

  有些無刷直流電動機自身帶有電流限制功能,通常是采用脈沖寬度調制(PwM)技術典型的電流限制,峰值電流比取2.5或以下?有電流限制的無刷直流風機也同時限制了電機的起動轉矩,這將延長風機達到全速所需的時間

  采用速度控制使風機運行速度范圍擴展,噪聲和功率消耗降低,其可靠性和壽命提高在個人電腦和其他電子設備冷卻風機采用轉速控制集成電路日漸增加

  無刷風機幾種速度控制方法采用恒溫開/關控制是一種簡單的方法?通常由用戶設置預定溫度,當溫度低于預設值風機開啟工作,當溫度超過預設值風機停止,開/關控制的缺點是當風機開啟和關閉時,它會立即引起聲音的改變采用線性功率電路調節風機轉速也是一種方法,但功耗較大?目前電腦用風機控制轉速的流行方法是低頻PwM控制,這種方法避免了線性控制低效率間題?圖15.19顯示了一個典型的驅動電路,PWM控制信號來自ADT460風機控制器的輸出?ADT7460是美國AD公司生產的智能溫度控制器芯片?例如,奔騰 PentiuM4計算機采用ADT7460實現散熱控制該計算機中共使用了3臺散熱風機?其中,風機1專門給CPU散熱,風機2和風機3分別安裝在主機箱的前面和后面給機箱散熱?第一路遠程溫度傳感器,用來測量環境溫度,奔騰Pentium4處理器中的溫度傳感器就作為第二路遠程溫度傳感器,ADT7460通過 sMBus總線接 Intel公司生產的電源管理芯片

  低頻PwM的缺點是存在低頻開關噪聲?為了解決這個低頻噪聲問題,ADI公司最新設計的風機控制器PwM頻率增加到225kHx,這是聽覺范圍以外的頻率?但高頻脈寬調制控制電路只能與4線風機使用?圖1520描述了高頻率PWM所使用的電路

目前面市的器件包括可以在低頻(幾百Ha)和高頻(高達25kHa)都能運行的風機控制器?例如ADI公司 dECel系列中的3款芯片:ADT7466?ADT7467和ADT7468ADT7466具有一個片上傳感器和一個遠程傳感器,可以處理最多達兩個三線風扇和兩個模塊電壓,或者電熱調節器輸出?ADT7467控制和監視多達四個風扇和三個電壓,ADT7468可以監視多達4個風扇和5個電源電壓?

  新的高性能PWM風機驅動技術還包括軟起動功能,它監測電機電流,限制電機起動或堵轉時的電流?過去普通的無刷風機在全電壓起動時,在最初幾百毫秒內的起動電流可能超過正常穩態電流4-5倍?如果是多臺風機同時起動,情況就很精糕?另外,萬一在風機葉片落下異物等原因,阻碼了轉子轉動,為防止過電流,大多數風機包含一個自動重新起動功能,風機出現堵轉時,風機先行關閉,并過3后嘗試重新起動風機?再次出現4至5倍的短暫的電流?如果采用PwM驅動,風機軟起動電路可以控制起動時的浪酒電流和堵轉時的大電流,從而減少了能耗?

  利用PwM控制時,風機轉速按需要調整,一般處于較低轉速,風機噪聲將較低外,PWM調制頻率取25kHz以上,PWM調制信號引起的聲音是聽不見的?

  采用有PWM調制驅動芯片,如 Zetex的ZXMB1004,以H橋型驅動單相無刷直流電動機?它使用的是單繞組電機,與雙繞組電機相比,由于電機繞組在任何時候都在工作,它的效率提高10%-15%?