分解直流風(fēng)扇的控制和保護選項

上海自動(dòng)化儀表有限公司作為一種眾所周知且廣泛使用的熱管理設備，直流風(fēng)扇可以單獨，串聯(lián)或并聯(lián)使用，以提供強制空氣對流冷卻。它們的多功能性和相對簡(jiǎn)單的操作使其成為多年提高終端應用的熱性能的可靠選擇。根植于基本物理學(xué)中的風(fēng)扇所產(chǎn)生的移動(dòng)空氣通過(guò)吸收熱量然后將熱量轉移到待散發(fā)的設備中，從而有效地冷卻了組件。但是，它們的有效性會(huì )受到幾個(gè)因素的影響，工程師可以從對直流風(fēng)扇可用功能和選件的更好理解中受益，以提高其可靠性和效率。

要開(kāi)始直流風(fēng)扇的選擇過(guò)程，工程師將需要進(jìn)行一些基本的熱分析，以便計算出非常小的氣流需求。典型的熱分析可能包括熱源，環(huán)境條件和溫度上升的建模。還需要考慮其他因素，例如風(fēng)扇的尺寸，風(fēng)扇的方向以及應用程序內的氣流路徑，以確保實(shí)現合適的解決方案。CUI Devices的博客“了解正確選擇直流風(fēng)扇的氣流基礎知識”提供了有關(guān)熱分析和選擇過(guò)程的更多詳細信息。

完成熱分析并選擇適當大小和額定的風(fēng)扇后，剩下的就是為風(fēng)扇供電并使其正常工作，對嗎？雖然在某些情況下全時(shí)間運行風(fēng)扇可以達到其目的，但連續的強制通風(fēng)冷卻通常無(wú)法提供節能或長(cháng)期的解決方案。當今的直流風(fēng)扇為設計人員提供了一套控制，監視和保護選項，以增強其熱管理功能。本文的其余部分將涵蓋這些功能，因此設計人員可以從更先進(jìn)的風(fēng)扇控制技術(shù)中受益。

開(kāi)/關(guān)循環(huán)

如上所述，全時(shí)風(fēng)扇運行肯定會(huì )保持對溫度敏感的組件冷卻，但會(huì )忽略其消耗的功率以及風(fēng)扇具有活動(dòng)部件且使用壽命有限的事實(shí)。當風(fēng)扇運行時(shí)，它們還會(huì )產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)噪聲，這在各種應用程序和環(huán)境中可能都是不需要的。風(fēng)扇圍繞溫度設定值的開(kāi)/關(guān)循環(huán)是一種替代方法，可以減輕風(fēng)扇連續運行的一些缺點(diǎn)。風(fēng)扇的開(kāi)/關(guān)控制技術(shù)可以通過(guò)限制運行時(shí)間來(lái)節省功率，減輕風(fēng)扇運動(dòng)部件的壓力，并在溫度降至設定值以下時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇，從而降低可聽(tīng)見(jiàn)的噪音。

然而，開(kāi)/關(guān)風(fēng)扇控制在許多方面也太簡(jiǎn)化了強制風(fēng)冷的方法，并且有其自身的缺點(diǎn)。首先，開(kāi)/關(guān)控制技術(shù)將熱和冷的循環(huán)引入到溫度敏感組件中。與在恒定高溫下運行相比，熱循環(huán)對關(guān)鍵組件的危害甚至更大。這是因為熱循環(huán)會(huì )在溫度系數上產(chǎn)生差異，從而導致材料和焊點(diǎn)承受額外應力，從而導致過(guò)早失效。

其次，是不可避免的熱超調的因素。這是風(fēng)扇打開(kāi)與風(fēng)扇產(chǎn)生的強制空氣實(shí)際開(kāi)始冷卻之間的時(shí)間延遲。在此時(shí)間延遲內，除非降低“風(fēng)扇開(kāi)啟”設定點(diǎn)，否則可能會(huì )導致組件過(guò)熱。同樣，通過(guò)降低設定點(diǎn)，風(fēng)扇接通電源并產(chǎn)生可聽(tīng)到的噪音的時(shí)間也會(huì )增加。非常后，為避免在設定點(diǎn)附近快速通斷（通常稱(chēng)為“抖動(dòng)”），需要實(shí)現遲滯。

有助于說(shuō)明由于開(kāi)/關(guān)風(fēng)扇控制應用中的熱滯而引起的熱超調難題。該圖以步進(jìn)變化（淺藍色），風(fēng)扇的開(kāi)/關(guān)循環(huán)（綠色）和實(shí)際溫度（深藍色）繪制所需的設定溫度。

當今的風(fēng)扇控制選項

如今的直流風(fēng)扇為設計人員提供了一系列控制和保護選項，可用于更精細的熱管理系統。這些先進(jìn)的設計使基本的開(kāi)/關(guān)風(fēng)扇控制達到了更高的性能，效率和可靠性水平。還提供保護選項，可以在問(wèn)題造成風(fēng)扇和風(fēng)扇冷卻組件損壞之前檢測出問(wèn)題。

下面介紹了一些非常常見(jiàn)的風(fēng)扇控制和保護選項：

脈沖寬度調制

脈寬調制（PWM）是一種用于根據變化的熱工條件控制和更改風(fēng)扇速度的常用方法。與先進(jìn)的控制算法配合使用時(shí)，基于PWM的變速控制可提高運行效率，該算法可適應使風(fēng)扇速度與熱負荷匹配的運行動(dòng)態(tài)。

通過(guò)采用比例積分微分（PI和PID）閉環(huán)控制策略，也可以使用此方法來(lái)升級開(kāi)/關(guān)風(fēng)扇控制。這些策略通過(guò)確保氣流將條件保持在所需的設定點(diǎn)溫度，有助于避免負載變化時(shí)的熱過(guò)沖或下沖。

嵌入式轉速表信號

嵌入式轉速表用于閉環(huán)反饋和更高級的風(fēng)扇控制，可通過(guò)測量脈沖輸出信號的頻率來(lái)感應并報告風(fēng)扇的轉速。它還可以用作鎖定傳感器，在風(fēng)扇由于斷電，阻塞等原因而停止運行時(shí)，向用戶(hù)發(fā)出警報。能夠盡快檢測到這些問(wèn)題是系統運行的主要好處，并允許及時(shí)關(guān)機保護對溫度敏感的組件。

自動(dòng)重啟保護

自動(dòng)重啟保護功能可檢測何時(shí)阻止風(fēng)扇電動(dòng)機旋轉并自動(dòng)切斷驅動(dòng)電流。這樣可以保護風(fēng)扇驅動(dòng)電路，并可以將由于驅動(dòng)電流關(guān)閉而引起的緊急問(wèn)題通知風(fēng)扇控制器。

旋轉檢測/鎖定傳感器

旋轉檢測/鎖定傳感器用于檢測風(fēng)扇電動(dòng)機是否正在運行或停止，可防止啟動(dòng)或運行過(guò)程中出現問(wèn)題。

概要

當應用產(chǎn)生過(guò)多的熱量時(shí)，直流風(fēng)扇是使組件保持在其工作范圍內并改善散熱的常見(jiàn)選擇。當然，上海自動(dòng)化儀表有限公司在經(jīng)過(guò)一些基本的熱分析后，連續選擇和運行風(fēng)扇當然是一個(gè)選擇，但更先進(jìn)的風(fēng)扇控制和保護功能可以為設計人員提供更長(cháng)的使用壽命和效率。