风扇速度控制原理（风扇如何实现调速）

根据温度控制风扇速度是降低系统噪音和延长风扇寿命的有用技术。讨论了可用于控制风扇速度的集成电路(IC)。

无刷直流风扇电机可以使用多种方法进行控制。最简单的方法是使用单个晶体管作为开/关开关。对于风扇速度的可变控制，Maxim 提供了多种产品，包括用于驱动2 线或3 线风扇电源的线性输出，或用于驱动4 线风扇控制输入的PWM 输出。

调节风扇速度

当必须精确控制风扇速度时，请考虑使用具有闭环RPM 控制的风扇控制器。 MAX6650/MAX6651是首款实现风扇速度调节的风扇控制器IC。 MAX6650/MAX6651是闭环风扇控制IC，接受3线风扇转速计输出的反馈。这使得编程风扇速度变得简单直接，用户不必担心启动或低速可靠性问题。虽然MAX6650/MAX6651都可以驱动多个风扇(只有一个风扇有速度反馈)，但MAX6651具有监控最多多个风扇的转速计信号的功能。

图1. MAX6650 是一款真正的风扇速度调节器，因为它的反馈环路中包含一个转速计输出风扇。

图1显示了MAX6650的典型应用，它根据风扇速度寄存器中编程的代码调节风扇速度。此代码强制风扇转速计周期等于刻度寄存器值。由于典型风扇每转产生两个转速计脉冲，因此所需的风扇速度寄存器值计算如下：

在：

KTACH=编程到风扇速度寄存器中的值

tTACH=转速计信号周期

KSCALE=预分频值(在MAX6650/MAX6651配置寄存器中设置1至16，默认为4)

fCLK=MAX6650/MAX6651时钟频率(254kHz，典型值)

MAX6650/MAX6651的其他优点

MAX6650/MAX6651不仅可以调节风扇速度，还可以执行丰富的其他功能。有一个看门狗功能，可以检测控制环路何时未调节、风扇速度何时超过编程的看门狗限制，以及其他通用数字功能。由于这些主题超出了本文的讨论范围，请参阅MAX6650/MAX6651 数据手册，了解所有其他功能的详细信息。

MAX6650/MAX6651使设计人员摆脱了与闭环放大器设计相关的复杂问题，只需要选择和安装通管。一旦选择了给定的装饰管，如果满足以下公式，则不需要额外的散热器：

在：

TJMAX=晶体管制造商数据表中的最大允许结温

TA=最高预期环境温度

PD=功耗（与上面的公式3 相同）

J-A=结点到环境的热阻，来自晶体管制造商的数据表

我

如果不满足公式，则选择的散热器必须满足以下条件：

在：

RSA=散热器热阻（来自散热器制造商的数据表）

RJC=从装饰管结点到外壳的热阻（来自装饰管制造商的数据表）

尚未讨论风扇完全短路的可能性。如果发生这种情况，风扇电源提供的所有电流都将流过通管。如果考虑到这种情况，则应在所有功耗和散热器计算中使用该电流和电压值。或者，通管内可以包含限流电路，如图2所示的电路。限流电阻阻值的计算公式为：

其中I limit 是所需的电流限制值。请注意，该电流限制电路对温度敏感。等式中的0.6项实际上是限流晶体管的基极-发射极电压，其变化量为-2.2mV/C。这很有用，因为它可以在温度升高时降低电流限制。

图2.当导通管需要限流时，该电路可以提供此功能。

使用MAX3 控制多达6620 个线路风扇

当需要控制多个风扇的RPM时，MAX6620提供了极大的灵活性。它不仅可以独立控制多达四个风扇，还具有可编程输出电压斜坡率。这可确保风扇速度变化发生得足够慢，设备附近的任何人都几乎听不到。图3显示了MAX6620控制三个线路风扇的典型解决方案。

图3. 此处所示的MAX6620 是一款4 通道线性风扇速度控制器，使用外部传输管为风扇提供可变功率。 MAX6620监控来自风扇的转速计信号并调节电源电压，使转速计频率达到所需频率。

使用MAX4控制6639线风扇

4 线风扇通过提供“速度控制”输入来简化风扇速度控制挑战。该输入通常用于接受PWM 输入信号，其占空比决定风扇的速度。在某些风扇中，速度控制输入接受电压信号。

MAX6639监控两个风扇的转速计输出，并调整PWM输出的占空比，以强制风扇达到正确的速度。与MAX6620 一样，MAX6639 具有风扇故障检测和可调节PWM 斜率等功能，有助于降低风扇速度变化的声音。此外，MAX6639还包括2个温度检测通道和一个可编程温度-RPM控制算法，可根据温度自动控制风扇速度。图4显示了MAX6639控制一对风扇的典型方案。

图4. MAX6639 控制两个4 线风扇。 MAX6639可测量两个温度，并可根据测量的温度控制风扇速度。

审稿编辑：郭婷