Arial Georgia Tahoma Times New Roman Verdana

Еще один вариант термоконтроля вентиляторов

В статье Л.Ридико «Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на практике)» представлены принципиальные схемы двух устройств термоконтроля вентиляторов для процессоров ПК. Данные устройства обычно применяются для уменьшения шума и снижения потребляемой вентиляторами мощности.

Хотелось бы отметить удачный выбор электронных составляющих первой из схем, особенно это касается компаратора на ИМС К554СА3 (КР554СА3 или LM311). Однако потенциал компаратора К554СА3 использован только наполовину: в устройстве термоконтроля ИМС К554СА3 применена в стандартном включении, в этом случае нагрузка (вентилятор) управляется по «общему» (земляному) проводу (нагрузка включена между плюсом питания и выходом компаратора с открытым коллектором (вывод 9 ИМС), а выход с открытым эмиттером (вывод 2) подключен на землю. Если вентилятор оборудован таходатчиком, то уже нельзя управлять вентилятором по «общему» проводу. Но ИМС К554СА3 позволяет использовать для управления нагрузкой и выход с ОЭ. В этом случае выход ИМС с ОК подключается к плюсу источника питания, нагрузка включается между выходом ИМС с ОЭ и общим проводом, а выход таходатчика подключается напрямую к разъёму материнской платы компьютера. При этом входы компаратора инвертируются.

На рисунке представлен вариант устройства термоконтроля вентилятора на ИМС К554СА3 с управлением нагрузкой по схеме с ОЭ. Цоколёвка ИМС дана для варианта К554СА3 (в корпусе с 14-ю выводами), в скобках указаны выводы для КР554СА3 или LM311 (в корпусе с 8-ю выводами).

Вследствие инвертирования входов компаратора цепь ООС на R8 C2 включена между неинвертирующим входом компаратора (вывод 3) и выходом ИМС с ОЭ (вывод 2). На схеме приведены несколько иные, по сравнению с первоисточником, номиналы сопротивлений R4 и R6, так как был применён стабилитрон на другое напряжение и вместо транзистора КТ814 использовался КТ816. Для улучшения работы устройства в схему добавлен резистор R9.

Схема смонтирована на небольшой плате из текстолита. Транзистор VT1 вынесен за пределы платы и закреплён на радиаторе кулера. Для электрической изоляции коллектора транзистора VT1 от корпуса радиатора использовалась тонкая пластина слюды, вырезанная по размерам транзистора с небольшим (около 1 мм) запасом по краям. Для улучшения теплообмена слюдяная пластина была смазана с обеих сторон непроводящей термопастой.

Если предполагается использовать нагрузку с высоким током потребления, то можно к выходу компаратора подключить дополнительный транзистор типа n-p-n (КТ815 или КТ817).

Напомню, что температурный коэффициент двухполюсника на транзисторе VT1 определяется отношением резисторов R2 и R3 и равен T_cvd*(R3/R2+1), где T_cvd — температурный коэффициент одного p-n- перехода. «Повышать отношение резисторов до бесконечности нельзя, так как вместе с температурным коэффициентом растет и прямое падение напряжения, которое запросто может достигнуть напряжения питания, и тогда схема работать уже не будет. В описываемом регуляторе температурный коэффициент выбран равным примерно - 20 мВ/°C, при этом прямое падение напряжения составляет около 6 В.» [1]

Регулировка схемы не отличается от описанной в [1]: «Нужно лишь подстроечным резистором R5 установить требуемую частоту вращения крыльчатки вентилятора, соответствующую текущей температуре. На практике у каждого конкретного вентилятора существует минимальное напряжение питания, при котором начинает вращаться крыльчатка. Настраивая регулятор, можно добиться вращения вентилятора на минимально возможных оборотах при температуре радиатора, скажем, близкой к окружающей.»

R5 отвечает за смещение регулировочной характеристики, а R8 — за её наклон. Величина сопротивления R8 лежит в диапазоне от 100 кОм до 1 МОм. Чем больше сопротивление, тем при более низкой температуре радиатора вентилятор будет достигать максимальных оборотов. Температура радиатора, при которой достигаются полные обороты вентилятора, должна «отставать» на 5–10°C от критической, при которой уже нарушается стабильность системы.

Добиться нормальной работы схемы можно подбором сопротивлений R4 и R6 делителя R4 R5 R6 так, чтобы при нормальных условиях (температура около 25–30°C) напряжение на эмиттере VT1 находилось в интервале между напряжениями на верхнем и нижнем (по схеме) выводах подстроечного сопротивления R5.

В заключение хотелось бы отметить, что из-за особенностей выбранной схемы включения ИМС максимальное напряжение на выходе компаратора, т. е. на вентиляторе, не превышает 9,8 В. Поэтому вентилятор должнен быть взят с запасом по производительности.

Использованный источник:
1. «Управляем кулером (термоконтроль вентиляторов на практике)», Леонид Ридико, опубликовано 6 августа 2001 г.