В цепях, которые рассеивают много энергии, активное охлаждение, как правило, является единственным решением. Другими словами, охлаждение принудительное с вентилятором.
Чтобы предотвратить износ и, что более важно, ограничить шум, желательно регулировать скорость вентилятора к рассеиваемой мощности. Это как правило требует какого-то контроллера.
В статье описываем версию аналогово регулятора частоты вращения. Электронным схемам часто надо принудительное охлаждение от чрезмерного нагрева. Когда количество рассеиваемого тепла небольшое, обычно достаточно использовать только пассивное охлаждение, то есть с простым радиатором.
Но когда эта мощность увеличивается, радиатор также должен увеличиваться в размерах. Это в конечном итоге приведет к непреодолимым проблемам, и решение может тогда заключаться в использовании активного охлаждения - с вентилятором. Как же можно управлять таким вентилятором, мы и рассмотрим здесь.
Схема, которую используем здесь, достаточно экономична.
Для контроллера мы предлагаем два вариант с использованием старой, знакомой, аналоговой электроники. Контроллер использует сигнал ШИМ для управления элементом управления, для которого мы используем транзистор.
При добавлении индуктивности, диода и конденсатора в выходную цепь схема приобретает характер импульсного источника питания с соответствующими характеристиками.
Для аналоговой версии мы используем транзистор в качестве датчика температуры. Мы используем температурный коэффициент соединения база-эмиттер (около –2,2 мВ / К). Мы подключаем базу к делителю напряжения между коллектором и эмиттером (R4 и R5), с помощью которого мы увеличиваем изменение напряжения.
Затем это напряжение сравнивается U1A с напряжением на потенциометре R1. Поэтому с помощью R1 мы можем отрегулировать контроллер вентилятора. На R1 подается питание от стабилитрона D2, который в первом случае ограничивает напряжение до 7,5 В. Ток через R1 также протекает через D1 (синий или зеленый светодиод), что дополнительно снижает напряжение.
Эта конструкция имеет несколько (незначительных) преимуществ:
Стабилитрон имеет значение, при котором температурный коэффициент является минимальным, а светодиод имеет отрицательный коэффициент, поэтому напряжение на потенциометре имеет положительный коэффициент последовательного с резистором светодиода (R2), который используется ну как бы «измерить» температуру окружающей среды.
Второе транзистор T1 имеет отрицательный температурный коэффициент и измеряет температуру охлаждаемого объекта. В целом, разница напряжения зависит как от температуры охлаждаемого объекта, так и от температуры окружающей среды, так что при более высокой температуре окружающей среды управляющее напряжение увеличивается, и вентилятор вращается быстрее.
Теперь мы подаем напряжение датчика на операционный усилитель U1A, LM358, который имеет увеличение напряжения в 100 раз это довольно много, так что небольшие колебания температуры оказывают большое влияние. Если в этом нет необходимости, то коэффициент усиления можно соответствующим образом изменить с помощью соотношения резисторов R6 и R7.
Когда мы берем меньшее значение резистора R7, усиление также меньше. Это усиление, конечно, также можно сделать регулируемым, заменив резистор R7 потенциометром, у которого ползунок подключен к одному из других выводов. С помощью потенциометра 100k вы можете регулировать усиление от (приблизительно) 1 до 100.
Второй каскад LM358, U1B, настроен как нестабильный мультивибратор. Неинвертирующий вход подключен к выходу U1A через делитель напряжения (R8 и R10), R9 и D3. Для получения более подробной технической информации о работе мультивибратора операционного усилителя вы можете найти в соответствующей литературе.
Рабочий цикл мультивибратора определяется напряжением на неинвертирующем входе операционного усилителя. Когда это напряжение равно половине напряжения питания, то коэффициент заполнения будет 50%. Когда напряжение на неинвертирующем входе ниже, выходное напряжение должно быть высоким в течение более длительного времени, прежде чем операционный усилитель изменит состояние.
Таким образом, это позволяет влиять на рабочий цикл. Схема на рисунке применен NPN-транзистор T1, но это также может быть PNP-транзистор, в этом случае вам нужно поменять местами коллектор и эмиттер. Преимущество может состоять в том, что тогда транзистор типа BD имеет коллектор, соединенный с землей, так что при монтаже транзистора на радиаторе в принципе не требуется никакой изоляции, что улучшает теплообмен. Для L1 существует намеренно не указано значение в схеме.
Это потому, что это должно быть определено экспериментально: просто взгляните на то, что у вас есть, попробуйте и посмотрите, как ведет себя схема. Его присутствие действует как фильтр нижних частот для сигнала ШИМ и обеспечивает более тихую работу вентилятора (для которого также не указан конкретный тип).