详解直流风扇的几种调速方式

...v.vDC风扇〔2、3、4〕的PWM调速测试本次测试主要目的：·测试不同额定功率的风扇可耐受的最低电压·4线风扇〔+V-V,pulsesensorPWMcontrol〕PWM·2PWM·在有不连续电源状况下3PWM·我们的推举一：基于山洋〔SANYODENKI〕风扇的调速方式目前基于山洋〔SANYODENKI〕DC1、4〔+V,-V,pulsesensor,PWMcontrol〕的调速2、内置或外置测温元件的调速。3、电压调速。4、通过外部电路对非4线风扇〔2、3线〕PWM1、2项调速方式，风扇在工作时的+V-V通过PWM值和测温元件来调速，这两种转速掌握方式可以基于任何山洋可依据您的要求来定制您的风扇。第三种调速方式是通过外围电路调整风扇的+V和-V两端电压来调速风扇转速，风扇在调速过程中工作在非额定电压下。任何DC风扇〔2、3、4线〕均可以承受此种方式来调整转速。二：几种调速方式的比较1、承受4线风扇的PWMPID但需要外部PWM2、测温元件调速：此方式最大的有点就是可以在最大程度上简化掌握电路的前提下实现需选择您需要的风扇和您需要的温控范围，测温元件可以由山洋〔SANYODENKI〕〔其是内置测温元件的风扇度较大。3、电压调速：DC现自动温控，此方案的外围电路也相对较简单。4、通过外部电路对非4线风扇〔2、3线〕风扇的PWM此方案也是本次测试的主要目的。通过PWM脉冲电路对风扇两端+V和-VPWMDC不过同4线PWM〔可能比4线风扇还要简单一些。三：测试测试一：几款不同额定功率的风扇可耐受的最低电压9GE0412P3J039PH0412P3K0339S0612H4019GE0412P3J039PH0412P3K0339S0612H4019S1212F401工程型号〔40x40x28〕〔40x40x28〕〔60x60x25〕〔120x120x25〕额定电流〔A〕0.650.50.110.19额定电压〔V〕12121212额定转速〔RPM〕15000155003900220011.10V转速〔RPM)14400139503510208811.10V工作状态正常正常正常正常5.11V档转速〔RPM)74006240135011345.11V档工作状态正常正常正常正常4.33V档转速〔RPM)4400486010209604.33V档工作状态正常正常正常正常3.56V档转速〔RPM)034207207703.56V档工作状态传感器可工作正常正常正常2.82V档转速〔RPM)0005702.82V档工作状态工作手动给风扇一启动扭矩，风扇可以启动。集电极工作正常。风扇在200rpm左右转动，最终停顿左右转动.正常2.43V档转速〔RPM)N/A00354扭矩，风扇可以启390rpm风扇传感器不2.43V档风扇传感器不2.43V档工作状态N/A2.28V档转速〔RPM)N/A工作N/A2.28V档工作状态N/AN/A传感器可工作0传感器可工作

0传感器可工作1.72V档转速〔RPM)N/AN/A1.72V档转速〔RPM)N/AN/A00风扇传感器不1.72V档工作状态N/AN/A工作手动转动风扇，传感器可工作1.30V档转速〔RPM)N/AN/AN/A0风扇传感器不工1.30V档工作状态N/AN/AN/A作通过测试一的测试，包括额定功率较高的9GE0412P3J03在内，通过调压的方式进展风扇调速的范围比较宽，在4.33V围内也可以工作。测试中风扇在“正常”状态下运行平稳，无杂音。测试二：4线风扇〔+V-V,pulsesensorPWMcontrol〕PWM测试说明：以9GE0412P3J03为例，通过在PWMcontrol线和–V之间做PWM掌握。风扇最正确PWM频率为25KHZ，由于脉冲发生器限制，最大PWM频率为6.5KHZ。风扇4PINPWM风扇4PINPWMPWM(%)测试〔6.5KHZ〕运行表现工程〔1-PWM%〕为实际占空比02430平稳无杂音52460平稳无杂音104050平稳无杂音155130平稳无杂音206090平稳无杂音256810平稳无杂音307530平稳无杂音358160平稳无杂音408820平稳无杂音459450平稳无杂音5010020平稳无杂音5510560平稳无杂音6011070平稳无杂音6511580平稳无杂音7012060平稳无杂音7512510平稳无杂音8012900平稳无杂音8513320平稳无杂音9013780平稳无杂音9514370平稳无杂音10014460平稳无杂音29GE0412P3J034线PWM测试中风扇表现正常，调速平稳无杂音。测试三：2线风扇基于外部PWM测试说明：由于图2所示电路中我们通过外部PWM直接开、关风扇的+V和–VDC12拟测试两线风扇使用外部PWM掌握转速时的表现。通过第一项测试结果来看，对电压调速表现最差的 9GE0412P3J03和表现最好的9S1212F401图2所示的外部PWM掌握PWM掌握中的表现。请见下表：PWM频率

空比〔9GE)

可启动占 扇运转平稳度(9S〕空比〔9S)10%开头风扇有明显高6.5KHZ 15% 随性很好。在占空比从5%开头风扇有明显高频3.25KHZ 35% 电流声。风扇在开头启动后随PWM值加大加速很突然。在占空比从5%开头风扇有明显高频1.63KHZ 65% 电流声。风扇在开头启动后转速很PWM在占空比从5%开头风扇有明显高频820HZ 85% 电流声。风扇在开头启动后转速很PWM然。

10%5%10%在失速状态〕

5%-90%均有明显高频电5%-90%均有明显高频电3%以上均有明显高频电3%以上均有明显高频电5%开头风扇有明显高频410HZ 85% 电流声。风扇在开头启动后转速很PWM90%加速格外突然。

10% 3%以上均有明显高频电在占空比从5%开头风扇有明显高频电流声。风扇在开头启动后转速很128HZ55%在占空比从5%开头风扇有明显高频电流声。风扇在开头启动后转速很128HZ55%PWM95%以后10%PWM98-99%时风扇转速猛然增加。在占空比从5%开头风扇有“嗒嗒”60HZ40%电流声。风扇在开头启动后转速很 10%PWM40%-99%之间转100%才突然加大3%以上均有明显电流声，速度跟随性很好。到最高转速。到最高转速。在占空比从5%开头风扇有“嗒嗒”30HZ35%电流声。风扇在开头启动后转速很100%才突然加大到最高转速。风扇全程抖动。10% 15HZ抖严峻〕在占空比从5%开头风扇有“嗒嗒”100%才突然加大到最高转速。风扇全程抖动。10% 在占空比从5%开头风扇有“嗒嗒”10HZ25%〔颤抖〕化。风扇全程抖动。10% 5HZ15%〔明在占空比从5%开头风扇有“嗒嗒”声音明显，运转很不平稳，但PWM跟随性较好。5% 9PH稳。无明显加减速声音。3两款不同功率风扇模拟2线风扇的外部PWMPWM化，杂音的频率也在变化，但始终存在。测试中9S1212F401调速表现良好，可PWM杂音更加明显。而9GE0412P3J03对PWM频率变化表现起伏很大，但由于其转速很高，在高速转动中调速产生的噪音反而不明显〔但确定存在〕。9GE0412P3J03在某些PWM频率从低占空比向高占空比增加时可能会发生马达堵转，主要表现为：如当前加载10%PWM，马达抖动但不运转，这时一点一PWMPWM开头运转〔这个值已远远大于表中的启动PWM值〕PWM于或等于表中的启动PWM测试四：在有不连续电源状况下3线风扇基于外部PWM测试说明：同样承受测试三中的两颗风扇，截取两个风扇可能表现良好的PWM频率，在外部加载一5V〔经二极管后电压约为4.33V〕电压后通过外部PWM掌握风扇12V电源来实现PWM调速，并记载转速变化。来测试风扇在调速过程中的实际转速和调速中的表现。图3为风扇外部掌握示意图PWM状况风扇9GE0412P3J036.5KHZPWM状况风扇9GE0412P3J036.5KHZ转速9GE0412P3J036.5KHZ运转风声超过高频声声声声声声声声风声超过高频声0(RPM)4350说明无噪音54380无噪音105310明显高频声155880明显高频声206510明显高频声257050明显高频声307500明显高频声358310明显高频声4092704510080501071055111906011520651188070121807512480801281085131709013590951374010013740声声声无噪音表声声声无噪音转速曲线：9GE0412P3J03在30HZ频率下的调速表现：PWM 风扇 (RPM)0429054380104410(RPM)0429054380104410154500204560254680304860

9GE0412P3J03 30HZ运转说明无噪音声声声声声声405460声405460声风声超过“嗒嗒”声456000风声超过“嗒嗒”声507530风声超过“嗒嗒”声557890风声超过“嗒嗒”声608220风声超过“嗒嗒”声658520风声超过“嗒嗒”声708730风声超过“嗒嗒”声759060风声超过“嗒嗒”声809300风声超过“嗒嗒”声859630风声超过“嗒嗒”声909930风声超过“嗒嗒”声9510200风声超过“嗒嗒”声10013740无噪音表59GE0412P3J03在有“不连续电压”外部30HZ的PWM频率下调速表现转速曲线：PWM状况9S1212F401在6.5KHZPWM状况风扇9S1212F4016.5KHZ9S1212F4016.5KHZ0转速(RPM)960运转说明无噪音5960安静101350明显高频声151380明显高频声201440明显高频声251470明显高频声301500明显高频声351560明显高频声401590明显高频声451650明显高频声501680明显高频声551710明显高频声601770明显高频声651800明显高频声701860明显高频声751890明显高频声801920明显高频声851950高频声减小901980高频声更小951980高频声几乎消逝1002023高频声消逝表6 9S1212F401在有“不连续电压”外部6.5KHZ的PWM频率下调速表现转速曲线：PWM状况风扇9S1212F40110HZPWM状况风扇9S1212F40110HZ转速(RPM)9S1212F401 10HZ运转说明0960无噪音510201010801511702012302512903013503514104014704515305015605516206016506517107017707518008018308518909019209519501002023“嗒嗒”声消逝表7 9S1212F401在有“不连续电压”外部30HZ的PWM频率下调速表现转速曲线：65KHZ30HZPWM65KHZ的频率下功率较高的9GE0412P3J03可以获得比较不错的调速表现〔不过参考表3，似乎它没有过多的频率可供选择，而9S1212F401则在几乎和测试三得到的运转状况一样，没有减小也没有增加。四：测试小结和我们的建议通过我们本次对几款风扇的不完全测试可以得到以下几点结论：其传感器可的工作电压往往比风扇可运转的电压要更低一些。风扇马达无法到达所需的启动扭矩(但其实此电压下风扇可以运转)，所以在调速时最好在风扇启动时以一个较高电压启动〔比方额定电压，延时一段再调低电压。·在外部PWM调速时〔5V电压所以在使用此方法调速时也最好能已高PWM值启动〔比方100%，延时一段再PWM·无论何种外部PWMPWM频率，PWM某些静音风扇本身产生的噪音。我们的建议：在设计初期·4线风扇的PWM调速运行平稳，可调整外围广，速度响应快，我们推举长风扇的使用寿命。·假设您认为PWM修改，只需要把测温元件放在您