使用测温电桥来控制散热风扇 新鲜事, 世纪

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从个人电脑到平板电视，任何带电源的消费类产品，其背部都会有一台小风扇，用于电路冷却。当谈到控制风扇时，使用热敏电阻替代热电偶的做法已变得更流行。
使用热敏电阻来控制温度已不是什么新鲜事，自20世纪70年代以来，该器件就被用来测量PCB散热器温度的升降情况。本文将探讨其在风扇控制中的工作情况和性能，以减少噪声，并提高效率。

在基于热敏电阻的风扇控制中，如果环境温度上升到高于室温状态，测温电桥将检测到温度的上升，并开启风扇。这一工作是全自动的，当环境温度回到室温时，风扇将会关闭。

负温度系数(NTC)热敏电阻能够非常有效地检测出环境温度的上升。因为是负温度系数，当环境温度上升时，热敏电阻的阻值将降低。本例中的测温电桥在控制风扇工作的过程中，利用的就是热敏电阻的这一独特特征。

测温应用

电路中的风扇通过对电路进行适当冷却，可增强能效，降低风扇所产生的噪声效应。电气噪声通常是由于风扇未能在全功率条件下工作而产生的。



图1：比较器电路中的输入信号。



图2：测温电桥电路。


图2给出了用于风扇控制的典型测温电桥电路。电阻R2(50W、300Ω)由下式确定，它将影响输入信号。





将图1中的输入信号施加到图2的比较器电路。
70℃和50℃下的参考电压计算

按照客户需求，考虑当环境温度达到70℃或50℃时，该应用将会工作(即风扇将开启)。

假设在25℃或室温下，RTH为10,000Ω，那么，在70℃下，RTH为1,470Ω。




式(1)中的值由表1所示的热敏电阻RT特性计算得出。





表1：70℃或50℃时，热敏电阻RT特性的理想值。


因此，70℃时的参考电压按下式计算：




同样，50℃时的RTH为10,000×0.3545≈3545Ω。




式(2)中的值由表1所示的热敏电阻RT特性计算得出。

因此，50℃时的参考电压按下式计算：




风扇开启条件

当输入电压超过参考电压时，风扇将会开启，但这一条件取决于环境温度。注意：热敏电阻的阻值取决于环境温度。

在70℃时，如果输入电压超过1. 9 2V，输出电压将切换至+12V电平；当输入电压低于1.92V时，输出电压将切换回-12V电平。

在50℃时，如果输入电压超过3. 9 2V，输出电压将切换至+12V电平；当输入电压低于3.92V时，输出电压将切换回-12V电平。

室温情况下会发生什么呢？

室温(25℃)情况下的参考电压为：




因为最大输入电压为±5，绝不会超过+7.50V，所以风扇将维持“关闭”状态。

Ametherm公司的PANE103395非常适合这一应用。该小热敏电阻能够对环境温度的上升做出快速反应。其5%的准确度减小了工作性能中的任何偏差。