散熱風(fēng)扇在我們的生活中非常常見(jiàn)。散熱風(fēng)扇有一個(gè)種類叫做電子散熱風(fēng)扇，在汽車中是非常常見(jiàn)的。電子散熱風(fēng)扇在汽車中一般會(huì)具有不同的檔位，那么不同檔位的電子散熱風(fēng)扇是怎么進(jìn)行控制的呢?下面我們來(lái)跟著ac交流散熱風(fēng)扇廠家了解一下。
在汽車電子系統(tǒng)之中，溫度的管理一直是個(gè)挑戰(zhàn)，一般會(huì)要求系統(tǒng)能夠正常工作在-40°C ~ + 65°C的環(huán)境溫度之下。而機(jī)殼之內(nèi)的環(huán)境溫度還會(huì)有20°C左右的溫升，所以pcb板實(shí)際需要承受的最高環(huán)境溫度會(huì)高達(dá)+ 85°C。
然后，進(jìn)一步著眼于局部區(qū)域，如電源、cpu等模塊將會(huì)是發(fā)熱大戶，更一步加劇了機(jī)殼內(nèi)的環(huán)境溫度，嚴(yán)苛的環(huán)境實(shí)際上已經(jīng)逼近很多芯片的耐溫極限了。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，必須規(guī)劃好熱管理(Thermal Management)策略以及設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的措施。
比較簡(jiǎn)單粗暴，但是有效的散熱措施就是增加一臺(tái)散熱風(fēng)扇，當(dāng)然這會(huì)增加設(shè)計(jì)成本及機(jī)器噪音。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)風(fēng)扇電路時(shí)的要求也是基于這兩個(gè)基本的出發(fā)點(diǎn)：
1)、電路必須簡(jiǎn)單，低成本;
2)、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與噪音成正比，所以要求風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可測(cè)、可控。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，最好是無(wú)級(jí)調(diào)速，力求散熱效率與噪音之間的平衡。
風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)：
風(fēng)扇的核心部件是一只外轉(zhuǎn)子的無(wú)刷直流電機(jī)。所謂外轉(zhuǎn)子，是指線圈不動(dòng)(定子)，磁鐵旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)子);所謂無(wú)刷直流電機(jī)，是沒(méi)有電刷的直流電機(jī)，使用霍爾感應(yīng)器代替電刷。
圖1.1 散熱用風(fēng)扇
在原理上，一成不變的直流電壓是無(wú)法讓電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，因?yàn)樗鼤?huì)被“異性”牢牢地吸引住，攜手到白頭。電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的前提是，有一方必須“花心”，轉(zhuǎn)子也好，定子也行，所以轉(zhuǎn)子與定子之間“分分合合”，不斷尋找新歡，然后就轉(zhuǎn)動(dòng)了起來(lái)。
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)(這是相位角度，注意不是物理角度)，正好線圈感應(yīng)的N和S極與磁鐵的S和N異性相吸，此刻將通往線圈的電壓交換正負(fù)極，然后由“異性相吸”轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴韵喑狻保赞D(zhuǎn)子又得以轉(zhuǎn)過(guò)180°，然后繼續(xù)變換正負(fù)極，電機(jī)得以持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
不斷“挑唆”線圈變換正負(fù)極的裝置叫做換相器，它可以是機(jī)械式的電刷，也可以是電子式的霍爾感應(yīng)器。顯然機(jī)械式的換相器簡(jiǎn)單，成本低，但是噪音大，有磨損，壽命短，如圖1.2示意;電子式的霍爾感應(yīng)器，壽命長(zhǎng)，但是需要專門(mén)的芯片來(lái)輔助，成本高，如圖1.3示意。
圖1.2 直流電機(jī)的工作原理模型
圖1.3 無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理模型
圖1.4與圖1.5是散熱風(fēng)扇的拆解，這是外轉(zhuǎn)子的無(wú)刷直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子是磁極，定子是線圈，線圈被安裝于一個(gè)PCB基板上，基板上還有一個(gè)霍爾感應(yīng)器，用于感應(yīng)轉(zhuǎn)子上的磁極變化。
圖 1.4 散熱風(fēng)扇拆解(正面)
圖 1.5 散熱風(fēng)扇拆解(反面)
圖1.6 霍爾感應(yīng)器與磁極變化
霍爾感應(yīng)器頭頂上的轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，N/S磁極交錯(cuò)變化，霍爾會(huì)相應(yīng)的輸出高低交錯(cuò)變化的信號(hào)，然后輸出信號(hào)被輸入到控制芯片進(jìn)行處理，芯片據(jù)此在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行換相操作。
轉(zhuǎn)速偵測(cè)：
霍爾輸出的信號(hào)還對(duì)應(yīng)于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，不過(guò)需要一點(diǎn)換算，在換算時(shí)首先需要知道一個(gè)參數(shù)，因?yàn)榛魻柺菍?duì)每個(gè)磁極做出反應(yīng)的，所以如果知道了電機(jī)一共有多少個(gè)磁極(N和S)，然后就可以換算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速了。
風(fēng)扇電機(jī)的磁極一般是4極或8極，當(dāng)然可以更多，極數(shù)越多轉(zhuǎn)動(dòng)越細(xì)膩、越平穩(wěn)，當(dāng)然這對(duì)于風(fēng)扇來(lái)說(shuō)沒(méi)必要。
圖1.7 電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)的換算
圖1.7是霍爾信號(hào)的輸出與電機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的換算關(guān)系。
RPM是每分鐘的轉(zhuǎn)速，F(xiàn)G是霍爾信號(hào)的頻率，F(xiàn)G代表每秒鐘感應(yīng)到了多少次N/S磁極的交替。POLE是指一共有多少個(gè)N及S極，如4個(gè)極(2個(gè)N，2個(gè)S)以及8個(gè)極(4個(gè)N，4個(gè)S)，(FG*2/POLE)是換算為每秒鐘的電機(jī)轉(zhuǎn)速，一分鐘等于60秒，所以最后再乘以60換算為常用單位RPM(轉(zhuǎn)/分鐘)。
換相機(jī)制：
支撐電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)原理是“異性相吸，同性相斥”。永磁鐵的磁極是固定的，在這里它是繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的的轉(zhuǎn)子;然后，固定在基板上的線圈是定子，它隨電流方向的不同而呈現(xiàn)不同的極性，N或S極，它是可變性的。
首先，控制芯片通過(guò)霍爾感應(yīng)器探測(cè)得知當(dāng)前在線圈附近的磁極極性是N還是S，然后通知線圈感應(yīng)出與之相反的極性。轉(zhuǎn)子聞到了異性的味道，會(huì)立刻傻傻地跑過(guò)去。當(dāng)轉(zhuǎn)子剛好跑到線圈的中心位置的時(shí)候，控制芯片又立刻通知線圈再次變性，成為與轉(zhuǎn)子同性。可想而知，轉(zhuǎn)子十分“惱火”，遠(yuǎn)看以為是一個(gè)大美女，跑到跟前一瞧，“靠”，居然是男的!不過(guò)已經(jīng)來(lái)不及了，由于慣性的原因，轉(zhuǎn)子已經(jīng)跨越了中心線。而與之相鄰的磁極正在向線圈靠近，因?yàn)樗钱愋缘模运埔?jiàn)的是一位“大帥哥”正在等她，于是她加速、主動(dòng)地追了過(guò)來(lái)，當(dāng)然結(jié)果也是令人失望的，然后拂袖而去，接著又有新的磁極再次“上當(dāng)”。如此周而復(fù)始，轉(zhuǎn)子就在控制芯片的“哄騙”之下，轉(zhuǎn)動(dòng)了起來(lái)。
如此調(diào)侃電機(jī)的換相過(guò)程，雖不嚴(yán)謹(jǐn)，但是原理上基本就是如此，如圖1.8示意。
綜上所述，通過(guò)ac交流散熱風(fēng)扇廠家的這篇文章，我們對(duì)汽車中電子散熱風(fēng)扇的控制原理和具體方法有了更多的了解。我們?cè)谶M(jìn)行汽車維修的時(shí)候，有時(shí)候需要對(duì)電子散熱風(fēng)扇進(jìn)行排查，了解有關(guān)電子散熱風(fēng)扇控制機(jī)理的知識(shí)有利于我們進(jìn)行排查。
由于不同客戶對(duì)使用環(huán)境的不同，耐溫，防水，防塵，風(fēng)量等，風(fēng)扇的選型及價(jià)格可咨詢深圳市多羅星科技有限公司專業(yè)的技術(shù)人員及業(yè)務(wù)員。
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