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微機電源風扇的自動調節裝置

[日期:2014-01-29] 來源:  作者:新疆 自明 [字體: ]

 

  一、微機電源風扇自動調節的工作原理
  
  我們要求電源的風扇能跟隨溫度的變化而自動調節風扇的轉數。在夏天,風扇要全速工作。到了常溫和冬天,則希望降低風扇的轉速,這樣既可以降低風扇的噪音,減少進入主機的灰塵,又能延長風扇的使用壽命。圖1的電路就可以滿足這個要求。R3是1kΩ負溫度系數熱敏電阻,它安放在芯片溫度最高的地方,如電源整流塊附近的散熱片上。常溫(20℃)下,R3的電阻約1kΩ。55℃降為340Ω,600C為300Ω。我們設定在55℃時01處于截止狀態,電源經R4、R6對Q2的基極供電,Q2飽和導通,風扇全速工作。若溫度下降,R3電阻增大,Q1有了電流,Q2基極的偏流減少,Q2進入放大區,風扇兩端的電壓下降,風扇的轉速也隨之下降了。但在常溫下或冬天,風扇也應保持一定的轉速,使主機內的熱空氣能抽送出機箱外。風扇的電壓在8~9V比較好。
  
  若電源的負載不重(小于100W),工作環境的溫度不高,電路還可以再簡化一點,如圖2。此電路的缺點是風扇得到的電壓要低一點,最高電壓比電源電壓約低1V。如果微機的工作環境溫度比較高,如南方地區,而且電源的負載比較重,一個風扇可能把溫度降不下來,可在電源的進風口再加一個風扇,如圖3。它是在圖1的基礎上增加了由Q3—Q6組成的開關電路。常溫下,Q6截止,風扇2不工作。但在夏天,芯片處溫度達到55℃左右時,Q6導通,風扇2全速工作。在風扇1和風扇2都全速工作的情況下,電源機箱內的溫度會降下來。當溫度降到400C時,Q6截止,風扇2停轉。此后若芯片處的溫度再上升到55℃,風扇2再次啟動。待溫度降到40℃時,風扇2又停轉。從而保證芯片處的溫度不會超過60℃。
  
  Q3和Q4組成“施密特”觸發器。常溫時,Q1導通,Q3截止,Q4導通,其集電極輸出的電壓較低(約3V多),不能使6V的穩壓管ZD1擊穿導通,Q5和Q6均截止,風扇2不工作。當溫度達到55℃時,Q1截止,Q3導通,Q4截止,其集電極的電壓升到11V多,使ZD1擊穿導通,于是Q5和Q6導通,風扇2全速工作。
  
  因R8的電阻大于R11,Q3導通時在R10上產生的電壓較Q4導通時在Rl0上產生的電壓要小,因此維持Q3導通所需的基極電流較小。也就是說,風扇2工作后,若芯片處的溫度下降,R3的阻值上升,Q1由截止進入放大區,供給Q3基極的電流有了減小,但Q3仍然導通,風扇2繼續工作,直到溫度降到40℃時,風扇2才停止工作,以避免風扇2頻繁地啟動和停止。
  
  另外,不論Q3或是Q4導通,電阻R10上都要產生電壓降,此負反饋電壓使電路的工作比較穩定,具有一定的抗干擾能力。

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  二、元件的選用
  
  元件的參數已在圖中標明。Q2和Q6由所帶風扇的功率來決定。對于電源所用的風扇,一般電流小于0.2A,可用耐壓大于60V、耗散功率在1W以上的管子。筆者采用MJE13003,電流為1.5A,功率40W,可以帶動微機所用的各種風扇。這種管子在廢棄的節能燈和電子鎮流器中可以找到。R3也可用數百歐至數十干歐的熱敏電阻。如R3用10kΩ的熱敏電阻,R2用20kΩ,R1用100kΩ的微調電阻。如采用正溫度系數的熱敏電阻,熱敏電阻應放在上偏流的位置。

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  三、電路的制作和調試
  
  圖l和圖2的電路可以把元器件直接焊在電源電路板上空余的地方。圖3的電路需另做一個電路板。圖4是印板圖。
  
  1.調整高溫(55℃)時Q1、Q2的工作點:用100kΩ的微調電阻代替R1接到電路板上,在Ql的基極與地之間接一個340Ω電阻(模擬熱敏電阻在55℃時的電阻值),再用一個2.2kn微調電阻代替R6接在Q1集電極與Q2基極2間。通電后調整100kΩ微調電阻,使Q1發射極對地的電壓接近于零。然后調節2.2kΩ微調電阻,使Q2集電極的電壓等于0.2~0.3V,此時風扇1應全速工作。這一步調好后,再緩慢調節R8,使風扇2剛好轉動,再測量Q6集電極的電壓,若在0.3V左右就行了。
  
  2.調整常溫時Ql的工作點:把上述的340n電阻換成1kΩ電阻(模擬熱敏電阻在20℃時的電阻值),微調電阻R5,使風扇l的電壓為8—9V。
  
  調試完后,測量各微調電阻的電阻值,然后用相同阻佰的電阻焊接到電路板上就成了。最后把熱敏電阻接上,加熱熱敏電阻,如果熱敏電阻能按要求控制風扇1、風扇2的工作,控制電路就可以安裝到機箱內投入工作了。
  
  圖2的電路,可用100kΩ和1kΩ的微調電阻代替R1和R4,調兩個電阻使風扇在常溫和55℃時的電壓為8—9V和11V左右即可。
  
  所選取的幾個溫度值可以根據自己的要求來設定,只要在調試時用相應溫度值的電阻代替上述的幾個電阻進行調試就行了。
  
  本電路不僅可用于電源風扇的自動調節,如果把熱敏電阻裝在CPU或顯卡的主芯片旁邊,還可用于CPU風扇和顯卡風扇的自動調節。如把風扇2換成蜂鳴器,可作為超溫報警器,把風扇2換成繼電器,可作為超溫切斷電源而用于自動控制電路中。電路板上再增加一組或幾組R7到Q6的開關電路,則成為可以用一個熱敏電阻控制多個不同溫度的控制裝置。比如從常溫到55℃控制風扇的轉數并啟動備用風扇;60℃報警;65℃切斷電源等等。因控制電路體積小,成本低(不含手工費的成本僅幾元錢),可以在主機內安裝多塊控制電路,分別用于電源、CPU、顯卡風扇的轉數控制、超溫報警和切斷電源等等方面。

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