1 概述
IC规划者力求在越来越小的封装里放入更多高速作业的晶体管，但这必将导致发热。为了把这些高功率IC放进更小的封装内，就有必要有用处理热办理问题。在许多运用中运用电扇来降温，但电扇会带来机械故障，添加功耗和噪声。因此，应当对电扇速度进行监测和操控以处理这些问题，然后使电扇作业更牢靠，功耗和噪声更低。
由于直流无刷电扇易用、牢靠，因此是大部分电子产品的首选计划。它是一个两头器材，加上直流电压即可作业。其直流电压电压有5V，12V，24V和48V，现在选和的12V电扇较多。跟着12V电源的削减，5V电扇的用量将会添加。电信范畴一般运用48V电扇。直流无刷电扇的换向整流是在电扇内部经过电子办法操控的，旧式直流电扇运用机械工刷子，因此会发生较高的EMI，并易于损坏。而无刷电扇用电子传感器和开关来代替机械式刷子，然后延伸了运用寿数，是一种简略易用、作业牢靠的两头器材。直流无刷电扇的端电压不同，其转速和耗费的电流也不同（成正比）。
尽管直流无刷电扇有很高的牢靠性，但它仍然是机械器材。在长时间运用时，其电扇速度和冷却功率可能会下降乃至失效，所以要对电扇进行接连监测。许多电扇制造商供给有不同的监控办法，一般分为：报警传感器和速度传感器两类。运用报警传感器可在电扇速度低于某个门限值时给出报警信号。而某些制造商则用速度传感器给出与频率成正比的电扇速率的输出信号，一般每转娄发生2个脉冲。报警传感器和速度传感器都能够供给漏极开路或内部上拉输出，内部上拉可所以TTL电平或电源电压。值得留意的是：用电扇速度操控电源电压的改动将会影响传感器和其它电路。并且实践规划中有必要考虑电扇的运用条件，（如最恶劣的温度规模、最大功耗、电扇的差错和运用寿数等），作业在恰当的条件下能够下降电扇速度，而在最恶劣的条件下，则应加快电扇速度。合理操控电扇速度能够下降体系的噪声和功耗，然后延伸电扇的寿数并削减尘埃。
2 电扇速度操控办法
2.1 脉宽调制法（PWM）
脉冲宽度调制法（PWM）是将电扇电源的开关频率设为固定值，经过改动其占空比来调理电扇速度的办法。占空比越大，电扇速度越快。这种操控办法的要害在于挑选适宜的开关频率，假如频率太低，电扇速度将会随PWM周期而振动。相反，假如频率过高，电扇内部的换向整流电路会断开电扇加快/减速电路的电源而导致电扇停转。一般的频率规模是20Hz～160Hz。别的，PWM的上升和下降时间要足够慢，以确保电扇的长时间安稳。PWM操控办法的长处是驱动电路简略、有很好的发动特性、晶体管热量耗散小等。缺陷是添加了电扇的应力，不方便运用速度报警传感器，而速度报警传感器与电机运用同一电源供电，如电机电源以20Hz～160Hz频率接通或断开，则传感器也会随之关断或敞开，然后失掉应有的检测功用。
在PWM操控办法中，电扇的电压为额外值（例如12V电扇中的12V电源）或零电压，但由于电扇没有满负荷作业，因此它的反向电动势就会削减，这将导致PWM导通期间的电流可能会大于正常值。尽管电扇的规划使共能够处理较大的电池，但在电扇发动阶段，电流将每秒添加30倍，这将对电扇的牢靠性发生很大影响。尽管如此，PWM仍然是低本钱运用的抱负挑选。
2.2 线性调理办法
这种办法运用线性稳压器来调理电扇的直流电压，它要求电扇能够作业在较宽的电压规模内与PWM操控办法比较，其长处是能够运用速度和报警传感器；缺陷是功耗较大，需求处理发动和中止问题。在用线性稳压器操控电扇两头的直流电压时，尽管其功率耗费将发生热量，但在最大致冷和最小致冷状况下的功率耗费却近似为零。由于在最大致冷时，调整管上的电压差近似为零；最小致冷时调整管上的电流近似为零，所以功耗近似为零。在电扇两头的电压为最大作业电压的一半时，其功耗最大，这时的功率耗散可由下式预算：
P=1/4(Vmax×Imax)
式中，V和I分别是电扇的额外电压和额外电流，如1.2W的电扇的调整管的功率耗散只要300mW（12V的电扇作业在6V）。所以电扇速度下降时能够节约必定的功率。发动和中止是相关联的，电扇在发动前需求必定的发动电压。电扇作业后，一旦电扇电压下降到中止电压，电扇就会中止作业。发动电压一般等于或稍大于中止电压，通常是电扇额外电压的25%～50%，在没有速度监控时，判别电扇是作业仍是中止有两种办法：第一是确保电扇两头的电压一直大于发动电压，一般可设置该电压大于额外电压的60%，以下降电扇电压的操控规模。第二是运用带有转速计的电扇，并由微操控器对转速计进行监控。在电扇没有发动或中止前，运用软件能够了解其状况，可是这种办法将增大规划的杂乱程度和软硬件资源。
2.3 DC-DC操控器
同线性稳压办法相同，DC-DC开关办法也是经过操控电扇两头的直流电压来操控电扇速度，所不同的是这种办法选用的开关办法。这两种办法的优缺陷根本相同，有一点不同的是DC-DC开关办法的抱负功率是100%，所以不会发生热量。实践上DC-DC开关操控器的功率通常是75%～95%,，功率升高，本钱和杂乱程度就会添加。只要在电扇作业电压下下降时才会节约功率，当作业电压是饱满电压的一半时，功耗下降的起伏最大。节约功率的价值是本钱和杂乱程度的进步，所以DC-DC办法一般用于例携体系以及需求大功率电扇或多个电扇操控的运用中。
2.4 高端/低端驱动
以上三种办法可所以低端驱动也可所以高端驱动。高端驱动的电路稍杂乱一点，优点是电扇负端能够接地，速度和报警传感器具有相同的参阅地，并且易于接口。低端驱动不需求电平转化，但速度和报警传感器需求电平转化电路。这时电扇的正端一般保持在安稳电压，而负端电压是能够操控和调理的，因此速度和报警传感器的参阅点易改动，因此需求电平转化电路。
3 无转速计的电扇速度操控
图1和图2是两个不带报警传感器和速度传感器的电扇速度操控电路，图1的MAX1669构成PWM操控办法，图2是MAX1669构成线性调理操控办法。图中的MAX1669既是温度传感器又是电扇操控器，两部分可独立作业并与微操控器相配合，其接口办法为SMBus。温度传感器经过安装在远端的二极管来完结，这个二极管也能够包含在某些器材内部，例如XILINX公司的VIRTEX系列器材，这样会更切当地操控要害器材的温度并省去外部二极管。
当MAX1669检测的温度添加时，可由软件来操控并进步电扇速度。电扇速度的操控与温度丈量无关，所以这是开环操控体系，不存在安稳性问题。但无地直接知道被操控件的实践温度，也无法直接了解电扇是否失灵或制冷功率是否下降。假如温度传感器放在要制冷的当地，可规划成一个闭环体系，电扇速度添加，温度下降。闭环体系需求留意安稳性的问题，同时会添加软件的杂乱性。
4 带有转速计的电扇速度操控
图3是带有转速计的电扇速度操控电路。MAX6625用于丈量温度并经过相似I2C的两线接口传送至微操控器。两线接口将指令传送给MAX6650，由MAX6650来操控电扇的速度，MAX6650内部的接口电路能够衔接电扇的转速计（速度传感器），电扇速度经过SMB两线接口读取。用MAX6650即可构成电扇速度操控器或电扇速度调理器。可用电扇速度操控器来操控电扇的两头电压，然后到达操控电扇速度的意图。电扇速度调理器实践上是用转速计来对电扇速度进行丈量和调理。把MAX6650用于电扇速度操控器时，用微操控器从MAX6625读取温度，并从MAX6650读取速度，然后经过MAX6650里的DAC来操控电扇两头的电压和速度。微操控器有必要不断地读取电扇速度和经过DAC来调理电扇速度，这在发动和中止阶段尤为重要。在用MAX6650进行速度调理时，可运用微操控器给邮速度指令，并用MAX6650主动监控和调理电扇速度。一旦速度指令传送给MAX6650，微操控器就能够不再介入，这样可削减软件的作业量，假如MAX6650不能供给指令所要求的操控电压，体系将发生报警信号给微操控器以发生中止。
