自制PWM风扇控制器 & 自制电脑4PIN风扇调速器

文档标识符:PWM_FAN_CONTROLLER_T-D-P15

作者:DLHC

最后修改日期:2021.10.2

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前言

    台式计算机、笔记本电脑等大功率电子设备为了给系统散热会使用风扇,最常使用的风扇就是无刷直流电动机的一种。这种电机(以下简称PWM风扇)的定子为电枢绕组,转子为永磁磁极,同时配备转子位置传感器(通常为霍尔元件),逆变器(通常由电力电子器件组成)以及换相控制器(通常为集成霍尔元件的集成电路)。相比有刷直流电动机,这种电机没有电刷和机械换向器,并且定、转子进行了“反装”,可以很方便地使用PWM(脉宽调制)对电机进行调速。PWM风扇见图0.0。

    计算机中的PWM风扇分为3种:

        1. 2线。两根12v供电线,通入12v,风扇以最高转速工作。

        2. 3线。两根12v供电线,通入12v,风扇以最高转速工作。一根测速线,电机工作时输出测速信号,提供转速反馈。

        3. 4线。两根12v供电线,通入12v,风扇以最高转速工作。一根测速线,电机工作时输出测速信号,提供转速反馈。一根PWM控制信号线,电机工作时控制器输入PWM控制信号,以控制风扇转速(通常为占空比可变的方波,占空比越高电机转速越高)。

    简单的判断方法:黑色接12v电压负极,红色接12v电压正极,测速线及PWM线的颜色没有统一的标准,需要按照如下方法判断:给电机接入12v电压让电机全速工作,使用万用表电压档分别测量剩余两根线相对黑色线的电压,测到有电压的那一根线为测速线,另外一根为PWM线。

图0.0-PWM风扇实物(典型的4线风扇)

 

电路

    本PWM调速器本质上是一个由555定时器构成的占空比、频率可调的方波发生器。计算机开关电源通过电源接口提供+12v电压(开关电源中黄线为+12v,黑线为GND),VR1为方波占空比调节电位器,VR2为方波频率调节电位器,PWM风扇通过PWM风扇接口连接(不同的风扇的引脚定义可能不同,需要结合实际进行判断)。原理图见图1.0,C1-频率对照表见表0.0。

 

图1.0-占空比、频率可调的方波发生器原理图(本原理图参考了此处(C1取不同值,频率的调节范围不同,请参考“”))

C1 可调频率范围
10pF 95-180KHz
100pF 14.43-20.37KHz
1nF 1.92-2.73KHz
10nF 201-286Hz
100nF 20-28Hz
300nF 6.7-9.5Hz
470nF 4.29-6.11Hz
1uF 2.17-2.87Hz
2uF 1.1-1.5Hz

 表0.0-C1-频率对照表()

 

元件清单

     元件清单见图2.0。

图2.0-BOM

 

测试

    完成后的电路见图3.0、图3.1。实际测试中,可以通过调节电位器对输出方波的占空比和频率进行调节,调节占空比可以实现对PWM风扇的调速。实际工作时输出的波形见图3.2、图3.3。实际工作过程中,NE555和LM7805可能会发热,需要添加散热鳍片。频率调节不当可能导致风扇发出刺耳的电磁噪声,可以不断地调节VR2,直到电磁噪声消失。

图3.0-正面

图3.1-反面

图3.2-输出低占空比的方波(对应低转速)

图3.3-输出高占空比的方波(对应高转速)

 

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posted @ 2021-07-17 20:41  DLHC  阅读(2833)  评论(2编辑  收藏  举报