分解直流風(fēng)扇的控制和保護(hù)選項

上海自動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)制空氣對流冷卻。它們的多功能性和相對簡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，它們的有效性會受到幾個因素的影響，工程師可以從對直流風(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”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，對嗎？雖然在某些情況下全時間運(yùn)行風(fēng)扇可以達(dá)到其目的，但連續(xù)的強(qiáng)制通風(fēng)冷卻通常無法提供節(jié)能或長期的解決方案。當(dāng)今的直流風(fēng)扇為設(shè)計人員提供了一套控制，監(jiān)視和保護(hù)選項，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，全時風(fēng)扇運(yùn)行肯定會保持對溫度敏感的組件冷卻，但會忽略其消耗的功率以及風(fēng)扇具有活動部件且使用壽命有限的事實。當(dāng)風(fēng)扇運(yùn)行時，它們還會產(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。風(fēng)扇的開/關(guān)控制技術(shù)可以通過限制運(yùn)行時間來節(jié)省功率，減輕風(fēng)扇運(yùn)動部件的壓力，并在溫度降至設(shè)定值以下時關(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化了強(qiáng)制風(fēng)冷的方法，并且有其自身的缺點。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)對關(guān)鍵組件的危害甚至更大。這是因為熱循環(huán)會在溫度系數(shù)上產(chǎn)生差異，從而導(dǎo)致材料和焊點承受額外應(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)制空氣實際開始冷卻之間的時間延遲。在此時間延遲內(nèi)，除非降低“風(fēng)扇開啟”設(shè)定點，否則可能會導(dǎo)致組件過熱。同樣，通過降低設(shè)定點，風(fēng)扇接通電源并產(chǎn)生可聽到的噪音的時間也會增加。非常后，為避免在設(shè)定點附近快速通斷（通常稱為“抖動”），需要實現(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

如今的直流風(fēng)扇為設(shè)計人員提供了一系列控制和保護(hù)選項，可用于更精細(xì)的熱管理系統(tǒng)。這些先進(jìn)的設(shè)計使基本的開/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，可以在問題造成風(fēng)扇和風(fēng)扇冷卻組件損壞之前檢測出問題。

下面介紹了一些非常常見的風(fēng)扇控制和保護(hù)選項：

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，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)定點溫度，有助于避免負(fù)載變化時的熱過沖或下沖。

嵌入式轉(zhuǎn)速表信號

嵌入式轉(zhuǎn)速表用于閉環(huán)反饋和更高級的風(fēng)扇控制，可通過測量脈沖輸出信號的頻率來感應(yīng)并報告風(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，向用戶發(fā)出警報。能夠盡快檢測到這些問題是系統(tǒng)運(yùn)行的主要好處，并允許及時關(guān)機(jī)保護(hù)對溫度敏感的組件。

自動重啟保護(hù)

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

旋轉(zhuǎn)檢測/鎖定傳感器

旋轉(zhuǎn)檢測/鎖定傳感器用于檢測風(fēng)扇電動機(jī)是否正在運(yùn)行或停止，可防止啟動或運(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，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)計人員提供更長的使用壽命和效率。