Охлаждение регулятора напряжения как сделать

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 06.08.2024

Вентиляторы охлаждения сейчас стоят во многих бытовых приборах, будь то компьютеры, музыкальные центры, домашние кинотеатры. Они хорошо, справляются со своей задачей, охлаждают нагревающиеся элементы, однако издают при этом истошный, и весьма раздражающий шум. Особенно это критично в музыкальных центрах и домашних кинотеатрах, ведь шум вентилятора может помешать наслаждаться любимой музыкой. Производители часто экономят и подключают охлаждающие вентиляторы напрямую к питанию, от чего они вращаются всегда с максимальными оборотами, независимо от того, требуется охлаждение в данный момент, или нет. Решить эту проблему можно достаточно просто – встроить свой собственный автоматический регулятор оборотов кулера. Он будет следить за температурой радиатора и только при необходимости включать охлаждение, а если температура продолжит повышаться, регулятор увеличит обороты кулера вплоть до максимума. Кроме уменьшения шума такое устройство значительно увеличит срок службы самого вентилятора. Использовать его также можно, например, при создании самодельных мощных усилителей, блоков питания или других электронных устройств.

Схема

Схема крайне проста, содержит всего два транзистора, пару резисторов и термистор, но, тем не менее, замечательно работает. М1 на схеме – вентилятор, обороты которого будут регулироваться. Схема предназначена на использование стандартных кулеров на напряжение 12 вольт. VT1 – маломощный n-p-n транзистор, например, КТ3102Б, BC547B, КТ315Б. Здесь желательно использовать транзисторы с коэффициентом усиления 300 и больше. VT2 – мощный n-p-n транзистор, именно он коммутирует вентилятор. Можно применить недорогие отечественные КТ819, КТ829, опять же желательно выбрать транзистор с большим коэффициентом усиления. R1 – терморезистор (также его называют термистором), ключевое звено схемы. Он меняет своё сопротивление в зависимости от температуры. Сюда подойдёт любой NTС-терморезистор сопротивлением 10-200 кОм, например, отечественный ММТ-4. Номинал подстроечного резистора R2 зависит от выбора термистора, он должен быть в 1,5 – 2 раза больше. Этим резистором задаётся порог срабатывания включения вентилятора.

Изготовление регулятора

Схему можно без труда собрать навесным монтажом, а можно изготовить печатную плату, как я и сделал. Для подключения проводов питания и самого вентилятора на плате предусмотрены клеммники, а терморезистор выводится на паре проводков и крепится к радиатору. Для большей теплопроводности прикрепить его нужно, используя термопасту. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.

После изготовления платы в неё, как обычно запаиваются детали, сначала мелкие, затем крупные. Стоит обратить внимание на цоколёвку транзисторов, чтобы впаять их правильно. После завершения сборки плату нужно отмыть от остатков флюса, прозвонить дорожки, убедиться в правильности монтажа.

Настройка

Теперь можно подключать к плате вентилятор и осторожно подавать питание, установив подстроечный резистор в минимальное положение (база VT1 подтянута к земле). Вентилятор при этом вращаться не должен. Затем, плавно поворачивая R2, нужно найти такой момент, когда вентилятор начнёт слегка вращаться на минимальных оборотах и повернуть подстроечник совсем чуть-чуть обратно, чтобы он перестал вращаться. Теперь можно проверять работу регулятора – достаточно приложить палец к терморезистору и вентилятор уже снова начнёт вращаться. Таким образом, когда температура радиатора равно комнатной, вентилятор не крутится, но стоит ей подняться хоть чуть-чуть, он сразу же начнёт охлаждать.

Всем доброго времени. Сейчас мы поговорим о регулировании скорости охлаждающих вентиляторов с ШИМ – широтно-импульсной модуляцией (PWM). Также изучим практический проект схемы контроллера для вентилятора или мощных светодиодов, который можно сделать из нескольких деталей.

В последнее время растет интерес к схемам драйверов для управления скоростью охлаждающих вентиляторов, используемых в электронном оборудовании. Простейшим двухпроводным драйвером является схема включения / выключения, которая запускает вентилятор с помощью управляющего сигнала, когда температура датчика превышает пороговое значение, и останавливает его, когда температура падает ниже порогового уровня.

В более сложных версиях драйверов используется линейная схема управления напряжением, в которой постоянное напряжение, подаваемое на вентилятор, меняется с помощью регулятора напряжения. Чтобы вентилятор работал на более низкой скорости, напряжение снижают, а для работы на более высокой скорости – повышают.

Наиболее современная схема драйвера для управления скоростью вентилятора использует метод ШИМ. В этой схеме драйвера управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией обычно подается на полевой транзистор, который подключен к стороне высокого или низкого уровня вентилятора. Вентилятор будет включаться / выключаться с определенной частотой, а скорость вращения вентилятора регулируется рабочим циклом сигнала ШИМ.

Типы вентиляторов постоянного тока

Существует три основных типа вентиляторов постоянного тока (они же кулеры): двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные.

Двухпроводной вентилятор имеет два контакта – питание и заземление. Этим вентилятором можно управлять либо путем изменения напряжения постоянного тока, либо с помощью управляющего сигнала ШИМ.
У трехпроводного вентилятора есть сигнал тахометра, который показывает скорость вращения. Этим вентилятором также можно управлять, изменяя напряжение постоянного тока или используя низкочастотный управляющий сигнал ШИМ.
Четырехпроводной вентилятор имеет специальный вход PWM, который можно использовать для управления скоростью.

Вентиляторы PWM и правила управления

Сигнал ШИМ прямоугольного типа должен подаваться на вход PWM вентилятора и соответствовать следующим спецификациям:

Целевая частота: 25 кГц, допустимый диапазон от 21 кГц до 28 кГц
Максимальное напряжение для низкого логического уровня: VIL = 0,8 В
Абсолютный максимальный получаемый ток: Imax = 5 мА (ток короткого замыкания)
Абсолютный максимальный уровень напряжения: Vmax = 5,25 В (напряжение холостого хода)
Допустимый диапазон рабочего цикла: от 0% до 100% (не инвертируется. Рабочий цикл 100% PWM / 5 В приводит к максимальной скорости вентилятора)

Внешний подтягивающий резистор здесь не нужен, так как сигнал подтягивается до 3,3 В / 5 В внутри вентилятора. Кроме того, работа при цикле ШИМ ниже 20% официально не поддерживается в спецификации (неопределенное поведение). Тем не менее, большинство вентиляторов PWM могут работать при нагрузке ниже 20% и остановятся при рабочем цикле лишь 0%. Они работают на полной номинальной скорости при отсутствии входного сигнала ШИМ.

Внимание: подключение напряжения питания 12 В к выводу ШИМ приведет к немедленному повреждению вентилятора!

Далее показано изображение трехпроводного кулера. Кажется что это обычный бесщеточный мотор постоянного тока (BLDC) с выходом тахо-сигнала, но это вентилятор с ШИМ (KFB-1412H от Delta Electronics), сделанный для PS3, а его третий провод – для управления скоростью вентилятора.

Если надо подключить этот вентилятор, просто подайте 12 В на коричневый (+ V) и черный (GND) провода, а на серый (PWM) подайте последовательность импульсов уровня TTL (5 В), близкую к 25 кГц от сигнала генератора, и изменяйте коэффициент заполнения последовательности импульсов (0–100%), чтобы отрегулировать скорость.

Обычно скорость кулера с ШИМ масштабируется линейно с рабочим циклом сигнала PWM между максимальной скоростью при 100% и указанной минимальной скоростью при 20%. Например, если вентилятор с PWM имеет максимальную скорость 2000 об / мин и минимальную скорость 450 об / мин, он будет работать со скоростью 2000 об / мин при 100% PWM, 450 об / мин при 20% и около 1100 об / мин при 50% PWM.

Некоторые производители рекомендуют использовать для управления схему типа CMOS-инвертора, подобную показанной выше.

Схема самодельного ШИМ контроллера кулера

Основной выход PWM подключен к силовому транзистору (T1) для управления нагрузкой 12 В. Как видите, дополнительный инвертированный выход ШИМ также доступен для других целей. На самом деле столь мощный транзистор TIP41C (T1) в этой конструкции немного излишний, можете выбрать другой.

Шестиэлементный триггер Шмитта CD 40106 является основой этого проекта. Микросхема недорогая и будет работать в широком диапазоне напряжений.

Представленная простая конструкция может использоваться для управления различными типами вентиляторов и ламп (в том числе светодиодных). Генератор прямоугольных сигналов CD40106 генерирует управляющий ШИМ на основе частоты и рабочего цикла, установленных соответствующими компонентами синхронизации RC. Конечный выходной сигнал может в дальнейшем использоваться разными способами, при условии что он настроен правильно для предлагаемого устройства.

Погорел тут у меня РР купленный на Али за 950р. Отработал примерно он всего 5500км.
Т.к. оригинала не найти, а если и найти то за несусветные финансы, то решено было в родной корпус интегрировать самодельный РР.
Под катом фото сборки, а так же короткий видосик по установке.

Схема РР была найдена на трудер форуме вот ТУТ.
Там же есть список элементов, приведём его и здесь:
Разистор 0.5Вт 300Ом — 4шт
Семисторы BTA26 — 3шт
Сонденсатор 1000пФ — 1шт (керамический)
Микросхема ULN2003 — 1шт
Стабилитрон BZX55C14 — 1шт (возможно использовать BZX55C13)
Диодный мост 36MT60 — 1шт (возможно использовать 36MT80, 36MT120)
Ориентировочная цена всех компонентов: 1000р.

Схема электрическая-принципиальная.

Как говорилось, за основу был взят оригинальный корпус. Вся внутрянка была удалена из него с помощью фрезерного станка и дно пропылили, чтобы обеспечить ровную и гладкую поверхность, для хорошего отвода тепла от электронных компонентов.
Приступим:

В корпусе насверлил отверстий и нарезал резъбу М3, чтобы притянуть к корпусу диодный мост и семисторы.
Так же места прилегания прокапал термопастой. Чтобы уж верняк!

Закрепил все элементы винтами в нарезанные отверстия.

Далее к микросхеме ULN2003 припаеваем элементы в соответствии со схемой.

А теперь конденсатор:

Начинаем внутренний монтаж:

Практически финальный результат:

Далее всё было поверху залито черным герметиком для аквариумов (просто попался под руку). Застыл он отлично, стал такой прочной резиной.
Процесс вживления обратно в мот есть на видео с небольшими комментариями.
К недостаткам можно отнести высоту диодного моста, который чуть выше стенок корпуса родного радиатора в который всё монтировалось.
В следствии чего, придётся ставить не большие проставки между планкой, к которой прикручивается РР, и самим РР, чтобы выступающие части не упирались в эту самую планку.
Собранный РР работает, чем я очень доволен. Теперь проделаю туже процедуру с корпусом от китайского РР с Али. И будет у меня запасной РР!
Спасибо, что дочитали и посмотрели, надеюсь было интересно и познавательно!

Схема электрическая-принципиальная.

Закрепил все элементы винтами в нарезанные отверстия.

Далее к микросхеме ULN2003 припаеваем элементы в соответствии со схемой.

А теперь конденсатор:

Начинаем внутренний монтаж:

Практически финальный результат:

Читайте также: