无刷直流风扇设计,高性能电子系统的“最爱”
品慧电子讯系统冷却/热管理已成为所有高性能电子系统的关键任务。通常采用强制对流方式来实现热管理。强制对流方式通过转移热源内部及周围的空气来提高散热。采用无刷直流(BLDC)风扇能够轻松实现上述目的。我们已经进入需要高性能和电路小型化的电子产品革命时代。电子系统性能的提高和尺寸的缩小已经导致功耗与散热的增加。因此,从个人电脑到高端服务器的不同解决方案频频出现热管理问题。系统冷却/热管理已成为所有高性能电子系统的关键任务。通常采用强制对流方式来实现热管理。强制对流方式通过转移热源内部及周围的空气来提高散热。采用无刷直流(BLDC)风扇能够轻松实现上述目的。此类风扇的转速取决于其RMS电压。通过全速运行风扇可以实现热管理,但是风扇的高转速会导致以下问题:● 提高可闻噪声● 增加功耗● 缩短使用寿命(机械磨损)● 增加堵塞(集尘)然而,风扇低于所需转速运行时又会导致冷却不足,从而造成组件过热。过热会造成组件故障。为了解决此类问题,必须根据环境条件(即:温度)控制风扇转速。风扇转速可采用以下方式控制:1. 直接PWM →通过提高或降低用于控制转速的脉宽(即:改变占空比)可以实现脉宽调制(PWM)。2. 线性调节→线性调节器可以控制风扇的直流电压,进而控制风扇转速。3. DC-DC调节→此方式与线性调节大同小异,其区别是采用开关调节器替代线性调节器。直接PWM方法因其具有低功耗、低成本、易于设计等优势,较为常用。热管理所用BLDC风扇大部分为4线,而部分老式设计为3线和2线。4 线风扇此类BLDC风扇的四根线分别用于供电、接地、转速表输出和PWM输入。典型4线无刷直流风扇如图1所示。


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4. 比例、积分、微分(PID)参数——PID参数可以影响风扇响应转速变更请求的方式。可以针对上升时间、峰值超调量、稳态误差和稳定性分析相关输出响应。PID常数的正确调节能够提供适合某项应用的最佳组合。图11显示的是PID闭环转速控制。



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