一種簡易PWM溫控風扇電路設計

目前常用的有風冷、熱管、水冷等散熱方式，散熱效果是按水冷，熱管，風冷遞減。由于熱管和水冷工藝復雜、造價高等原因，一般在中小型設備中都采用風冷方式。風冷主要是通過風扇，散熱片等將熱量傳至周圍環境（最終還是通過空氣散熱的），達到散熱的目的。風冷的優點是結構簡單，價格低廉（比較其它散熱方法），安全可靠、技術成熟。其缺點是有噪音，風扇壽命有時間限制等?，F在市場上采用風冷散熱的產品，一般是開機時其散熱風扇基本上就運轉，在開機整個過程中都是高速運轉的。而實際上大部分設備都存在間歇工作或負荷變化的特點，在不接通負載或負載較輕松時，可能不需要風扇工作或者全速工作，僅靠散熱片或者風扇低速運轉就可以滿足散熱需求。有些設備中雖也考慮到這一點，增加了溫度開關電路，當達到某個溫度時風扇全速運轉，低于某個溫度時風扇停止。雖然部分解決了風扇空轉、降低了噪聲，但過于簡單，并不能有效解決溫度高低與風扇轉速大小的問題。

為了有效的解決散熱問題，盡量減少散熱風扇的不必要的運轉，本文基于PWM調速原理設計了一種溫控電路。該電路采用NE555時基集成電路產生三角調制波，由NTC負溫度系數熱敏電阻產生隨溫度變化的調制電壓信號，三角波和調制電壓通過比較器產生脈寬可調的PWM脈寬調制波，然后驅動MOS功率管控制風扇的轉速，實現對風扇轉速的連續調節。原理如圖1所示。

圖中，由U1（NE555）、D2、R2、R3和C2等組成三角波產生電路，其三角波的頻率由R2、R3和C2的值決定，根據圖中的參數可計算出其震蕩頻率大概是20KHz，在測試點T1測量的波形如圖2所示。

圖1中電位器W1和熱敏電阻RT1組成的電路實現了溫度到電壓的轉換，測試點T2處的電壓是由電阻分壓原理得到的，由10KNTC熱敏電阻的參數表可以計算出各個溫度值時對應的電壓值，獲得電壓和溫度之間的關系。

PWM脈寬調制波是由單片比較器圖1PWM溫控風扇電路原理圖U2（LM311）產生。三角波信號進入比較器的正端輸入腳，溫度轉換的調制電壓信號進入比較器的負端輸入腳，這樣在U2的7腳就得到PWM方波如圖3所示。根據三角波頂角與底角的電壓值，可以設計溫度電阻的分壓電路，完成溫度與PWM占空比（對應著風扇轉速）的關系。圖中電位器W1用來調節電阻分壓比，來改變溫度與轉速的關系。

本文利用幾個簡單的元器件，巧妙地實現了對散熱風扇的轉速控制，避免了風扇在低溫時不必要的轉動，有效地減少了不必要的運轉噪聲。該電路成本低，結構簡單，已得到成功應用。