分解直流風(fēng)扇的控制和保護(hù)選項(xiàng)

上海自動(dòng)化儀表有限公司作為一種眾所周知且廣泛使用的熱管理設(shè)備，直流風(fēng)扇可以單獨(dú)，串聯(lián)或并聯(lián)使用，以提供強(qiáng)制空氣對(duì)流冷卻。它們的多功能性和相對(duì)簡(jiǎn)單的操作使其成為多年提高終端應(yīng)用的熱性能的可靠選擇。根植于基本物理學(xué)中的風(fēng)扇所產(chǎn)生的移動(dòng)空氣通過吸收熱量然后將熱量轉(zhuǎn)移到待散發(fā)的設(shè)備中，從而有效地冷卻了組件。但是，它們的有效性會(huì)受到幾個(gè)因素的影響，工程師可以從對(duì)直流風(fēng)扇可用功能和選件的更好理解中受益，以提高其可靠性和效率。

要開始直流風(fēng)扇的選擇過程，工程師將需要進(jìn)行一些基本的熱分析，以便計(jì)算出非常小的氣流需求。典型的熱分析可能包括熱源，環(huán)境條件和溫度上升的建模。還需要考慮其他因素，例如風(fēng)扇的尺寸，風(fēng)扇的方向以及應(yīng)用程序內(nèi)的氣流路徑，以確保實(shí)現(xiàn)合適的解決方案。CUI Devices的博客“了解正確選擇直流風(fēng)扇的氣流基礎(chǔ)知識(shí)”提供了有關(guān)熱分析和選擇過程的更多詳細(xì)信息。

完成熱分析并選擇適當(dāng)大小和額定的風(fēng)扇后，剩下的就是為風(fēng)扇供電并使其正常工作，對(duì)嗎？雖然在某些情況下全時(shí)間運(yùn)行風(fēng)扇可以達(dá)到其目的，但連續(xù)的強(qiáng)制通風(fēng)冷卻通常無(wú)法提供節(jié)能或長(zhǎng)期的解決方案。當(dāng)今的直流風(fēng)扇為設(shè)計(jì)人員提供了一套控制，監(jiān)視和保護(hù)選項(xiàng)，以增強(qiáng)其熱管理功能。本文的其余部分將涵蓋這些功能，因此設(shè)計(jì)人員可以從更先進(jìn)的風(fēng)扇控制技術(shù)中受益。

開/關(guān)循環(huán)

如上所述，全時(shí)風(fēng)扇運(yùn)行肯定會(huì)保持對(duì)溫度敏感的組件冷卻，但會(huì)忽略其消耗的功率以及風(fēng)扇具有活動(dòng)部件且使用壽命有限的事實(shí)。當(dāng)風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)，它們還會(huì)產(chǎn)生聽覺噪聲，這在各種應(yīng)用程序和環(huán)境中可能都是不需要的。風(fēng)扇圍繞溫度設(shè)定值的開/關(guān)循環(huán)是一種替代方法，可以減輕風(fēng)扇連續(xù)運(yùn)行的一些缺點(diǎn)。風(fēng)扇的開/關(guān)控制技術(shù)可以通過限制運(yùn)行時(shí)間來節(jié)省功率，減輕風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)部件的壓力，并在溫度降至設(shè)定值以下時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇，從而降低可聽見的噪音。

然而，開/關(guān)風(fēng)扇控制在許多方面也太簡(jiǎn)化了強(qiáng)制風(fēng)冷的方法，并且有其自身的缺點(diǎn)。首先，開/關(guān)控制技術(shù)將熱和冷的循環(huán)引入到溫度敏感組件中。與在恒定高溫下運(yùn)行相比，熱循環(huán)對(duì)關(guān)鍵組件的危害甚至更大。這是因?yàn)闊嵫h(huán)會(huì)在溫度系數(shù)上產(chǎn)生差異，從而導(dǎo)致材料和焊點(diǎn)承受額外應(yīng)力，從而導(dǎo)致過早失效。

其次，是不可避免的熱超調(diào)的因素。這是風(fēng)扇打開與風(fēng)扇產(chǎn)生的強(qiáng)制空氣實(shí)際開始冷卻之間的時(shí)間延遲。在此時(shí)間延遲內(nèi)，除非降低“風(fēng)扇開啟”設(shè)定點(diǎn)，否則可能會(huì)導(dǎo)致組件過熱。同樣，通過降低設(shè)定點(diǎn)，風(fēng)扇接通電源并產(chǎn)生可聽到的噪音的時(shí)間也會(huì)增加。非常后，為避免在設(shè)定點(diǎn)附近快速通斷（通常稱為“抖動(dòng)”），需要實(shí)現(xiàn)遲滯。

有助于說明由于開/關(guān)風(fēng)扇控制應(yīng)用中的熱滯而引起的熱超調(diào)難題。該圖以步進(jìn)變化（淺藍(lán)色），風(fēng)扇的開/關(guān)循環(huán)（綠色）和實(shí)際溫度（深藍(lán)色）繪制所需的設(shè)定溫度。

當(dāng)今的風(fēng)扇控制選項(xiàng)

如今的直流風(fēng)扇為設(shè)計(jì)人員提供了一系列控制和保護(hù)選項(xiàng)，可用于更精細(xì)的熱管理系統(tǒng)。這些先進(jìn)的設(shè)計(jì)使基本的開/關(guān)風(fēng)扇控制達(dá)到了更高的性能，效率和可靠性水平。還提供保護(hù)選項(xiàng)，可以在問題造成風(fēng)扇和風(fēng)扇冷卻組件損壞之前檢測(cè)出問題。

下面介紹了一些非常常見的風(fēng)扇控制和保護(hù)選項(xiàng)：

脈沖寬度調(diào)制

脈寬調(diào)制（PWM）是一種用于根據(jù)變化的熱工條件控制和更改風(fēng)扇速度的常用方法。與先進(jìn)的控制算法配合使用時(shí)，基于PWM的變速控制可提高運(yùn)行效率，該算法可適應(yīng)使風(fēng)扇速度與熱負(fù)荷匹配的運(yùn)行動(dòng)態(tài)。

通過采用比例積分微分（PI和PID）閉環(huán)控制策略，也可以使用此方法來升級(jí)開/關(guān)風(fēng)扇控制。這些策略通過確保氣流將條件保持在所需的設(shè)定點(diǎn)溫度，有助于避免負(fù)載變化時(shí)的熱過沖或下沖。

嵌入式轉(zhuǎn)速表信號(hào)

嵌入式轉(zhuǎn)速表用于閉環(huán)反饋和更高級(jí)的風(fēng)扇控制，可通過測(cè)量脈沖輸出信號(hào)的頻率來感應(yīng)并報(bào)告風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。它還可以用作鎖定傳感器，在風(fēng)扇由于斷電，阻塞等原因而停止運(yùn)行時(shí)，向用戶發(fā)出警報(bào)。能夠盡快檢測(cè)到這些問題是系統(tǒng)運(yùn)行的主要好處，并允許及時(shí)關(guān)機(jī)保護(hù)對(duì)溫度敏感的組件。

自動(dòng)重啟保護(hù)

自動(dòng)重啟保護(hù)功能可檢測(cè)何時(shí)阻止風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)并自動(dòng)切斷驅(qū)動(dòng)電流。這樣可以保護(hù)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，并可以將由于驅(qū)動(dòng)電流關(guān)閉而引起的緊急問題通知風(fēng)扇控制器。

旋轉(zhuǎn)檢測(cè)/鎖定傳感器

旋轉(zhuǎn)檢測(cè)/鎖定傳感器用于檢測(cè)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)是否正在運(yùn)行或停止，可防止啟動(dòng)或運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題。

概要

當(dāng)應(yīng)用產(chǎn)生過多的熱量時(shí)，直流風(fēng)扇是使組件保持在其工作范圍內(nèi)并改善散熱的常見選擇。當(dāng)然，上海自動(dòng)化儀表有限公司在經(jīng)過一些基本的熱分析后，連續(xù)選擇和運(yùn)行風(fēng)扇當(dāng)然是一個(gè)選擇，但更先進(jìn)的風(fēng)扇控制和保護(hù)功能可以為設(shè)計(jì)人員提供更長(zhǎng)的使用壽命和效率。