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標題: 用于可變速BLDC風扇控制系統的微控制器 [打印本頁]

作者: ivan1988 時間: 2018-7-26 14:24
標題: 用于可變速BLDC風扇控制系統的微控制器

用于可變速 BLDC 風扇控制系統的微控制器

簡介
便于攜帶、功能豐富、性能高和小巧玲瓏是大多數電子產品的顯著趨勢。這些電子產品（如筆記本電腦）所產生的熱量引起了人們越來越多的關注。使用冷卻風扇仍然是預防電子設備過熱的最為普遍、最有效的途徑。為了實現快速變化的電子產品規范，人們需要使用基于微控制器（MCU）的智能可變速度控制的無刷直流電源（BLDC）風扇。可變速度控制、低噪聲、可靠性、長壽命、低功耗、保護功能、維護/升級的簡便性以及通信接口功能是基于閃存MCU 的 BLDC 的主要特征。
本文描述了 BLDC 風扇的可變速度控制算法，該算法包括降低噪聲的方法、功耗
注意事項、鎖檢測和自動重啟、熱分流和通信接口。DC 風扇和 BLDC 風扇的區別
BLDC 風扇與傳統風扇的物理外觀基本上沒有什么差異。兩種風扇在將電能轉化成機械運動時所用的原理也相同。當直流電壓應用到其終端時，風扇旋轉，風扇的速度取決于終端上應用的電壓。

主要區別在于它們的內部構造。兩種風扇系統都要求整流，使電流流經風扇繞組，
并在每旋轉 180 度時倒轉一次。

在傳統的直流風扇系統中，永磁體的定子由兩個或多個永磁體極性塊組成，轉軸由連接到機械刷（整流器）的繞組組成。接通電源的繞組的相對極性和定子磁體吸引著轉軸，然后轉軸開始旋轉，直到它與定子處于同一水平位置。就象轉軸要達到水平位置一樣，刷子在整流器觸頭內移動，并為下一次繞組提供動力。因此，風扇轉軸就連續旋轉。然而，BLDC 風扇卻旋轉電力機械，其中，定子是一流的兩相定子，轉軸擁有表面安裝的永磁體。在這一方面，BLDC 風扇就相當于一個呈逆時針旋轉的傳統直流風扇，電流極性通過電力整流器而不是通過機械刷進行更改。由于極性翻轉由與轉軸位置進行同步切換的晶體管/FET 執行，因此要使用霍爾效應傳感器來傳感轉軸的實際位置。BLDC 的典型構造如圖 1 所示。

智能 BLDC 風扇的需求
由于龐大的轉軸線圈，傳統直流風扇具有更高的惰性，而 BLDC 風扇則因為有了永磁體而使轉軸更為輕巧。由于 BLDC 風扇擁有更輕的轉軸，能把更多能量傳給載荷，就實現了更高的效率。BLDC 風扇使用電力換向，因而沒有傳統直流風扇固有的一些問題，如旋轉時整流器刷子中的機械磨損、火花和電磁接口（EMI）等。
由于智能可變速度控制 BLDC 風扇系統能夠輕松地進行配置、且具有諸如鎖檢測、自動重啟、自動熱分流等增強功能，滿足了人們對現代電子產品快速變化的要求，因此，它的使用越來越廣泛。
BLDC 風扇中的速度控制
BLDC 風扇中有固定速度控制和可變速度控制兩種控制方式。
1. BLDC 風扇中的固定速度控制
在固定速度控制風扇中采用了具有外部或內置驅動裝置的霍爾效應傳感器。
a) 具有外部驅動裝置的三針腳霍爾傳感器
在這種方法中，BLDC 使用了具有外部晶體管/FET 的單信號輸出閉鎖霍爾效應傳
感器。通常情況下，該傳感器用于 BLDC 風扇，因為它能為電力換流傳感 BLDC的正極和負極磁場。該傳感器包括用于磁性傳感的片上霍爾電壓生成器、能夠放大霍爾電壓的比較器、為抑制噪聲提供轉換滯后的 Schmitt 觸發器和集電極開路輸出。該傳感器的典型配置如圖 2 所示。

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