典型的直流风扇控制电路有哪几种形式

直流风扇运转的基本原则是什么？
何谓直流无刷风扇？有何优点？
典型的直流风扇控制电路有哪几种形式？

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彭亚光

2021-8-27 17:04:00

一、直流风扇运转的基本原则
根据安培右手定则，导体通过电流，周围会产生磁场，若将此导体置于另一固定磁场中，则将产生吸力或斥力，造成物体移动。在直流风扇的转子（扇叶）内部，附着一事先充有磁性之橡胶永久磁铁环（橡胶磁环内依矽钢片的极数充入永久固定相对应的磁极对数，即N、S、N、S ～）。
转子（扇叶）以轴心中心定位并环绕着矽钢片，矽钢片上缠绕着两组线圈，采用霍尔感应组件作为同步侦测装置，控制一组电路，该电路使缠绕矽钢片上的两组线圈轮流切换工作，使矽钢片外表面产生不同磁极（即N、S、N、S～），此磁极与橡胶磁铁相互间产生吸斥力。当吸斥力大于风扇的静摩擦力时，转子（扇叶）自然转动。由于霍尔感应组件提供同步信号，扇叶因此得以持续运转，至于其运转方向，可依佛莱明右手定则决定。
风扇的能源转换：电能→电磁能→机械能（动能）→热能
二、何谓直流无刷风扇（以下简称直流风扇）
1﹞传统的直流马达必须有电刷和换向器（整流子）以提供不同方向电流的切换，产生推力使马达持续运转。
2﹞直流无刷风扇是使用电压为直流电压，则是以固定的电子切换开关（例如霍尔感应组件IC）代替电刷，执行电流切换推动转子持续运转，所管它叫“直流无刷风扇”
3﹞直流无刷风扇的优点：
3-1﹞没有碳刷的磨耗，可以长时间持续运转，不需保养维修。
3-2﹞容易高速运转，效率高，低噪音。
3-3﹞切换电流时不会产生火花。
三、典型直流风扇控制电路
直流的风扇控制电路中应该有许多半导体无件，现在已经收纳在一个或多个IC 里面，有许多厂商专门设计制造出很多型号控制马达IC 供给风扇电路者设计使用。不同型号的IC 控制电路不一样，但主要目的都是为更有效的控制和保护提供线圈的有效功能及风扇相关特性需求。
◆双线圈控制

◆单线圈控制

双线圈的优点及特征
◆ 双线圈风扇驱动IC通过线圈为IC供电，无需反向保护二极管，外围应用电路简单，提高产品的可靠性
◆ 内部集成动态失调消除电路，磁参数一致性高，所有产品均为A类品
◆ 专利保护的温度补偿方案，灵敏度温度稳定性优异
◆ 静态电流低，双线圈和单线圈风扇驱动IC典型值均为2.3mA，驱动能力强，风扇效率高
◆ 集成堵转保护和自动重启（Auto Restart）功能，可以有效保护风扇在堵转时候不会烧毁
四、直流风扇基本构造
直流风扇主要由转子、定子、扇框和其它辅助元件（如轴承/Bearing/扣环等）组合而成。目前各商家推出不同名称叫法风扇，只是在基本结构上作一些完善，但都不能脱离以下组合原件。
五、风扇规格的分类
1﹞ 依使用额定电压分，如：
DC5V 【使用电压范围：4.5V～5.5V】
DC12V 【使用电压范围：10.2V～13.8V】
DC24V 【使用电压范围：20.4V～27.6V】
DC48V 【使用电压范围：43V～52V】等
2﹞ 依风扇转速来分，如：
超高转速（表示该风扇在使用安全的条件下的最高转速）
高转速
中转速
低转速
超低转速（表示该风扇在额定电压下能持续运转的最低转速）
3﹞ 依风扇控制方式分，如：
二条线一般控制输出【电压大小可控制风扇转速快慢】
◆ 2 线风扇分为有端和无端（裸线）两种接线方式，端子型号规格、线材正负极性方向及线规由使用者指定。一般引线采用两种颜色线材，红色和黑色；红色线接电源的正极电压，黑色线接电源的负极电压。
FG 信号控制输出【电压大小可控制风扇转速，第三条FG信号线可提供方波频率信号给设备来侦测其风扇转速实值】
◆ 3 线FG 信号输出风扇分为有端和无端（裸线）两种接线方式，
端子型号规格、线材、正负极性方向及线规由使用者指定。一般引线采用三种颜色线材，红色、黑色和白色（黄色等），红色线接电源的正极电压，黑色线接电源的色极电压，另外第三条引线FG 信号线，FG 信号线颜色常规为白、黄两种；
（接线电路图如下）。

R≥V（FG）/Ic Ic ＝ 10mA（Max.）
◆FG 信号输出波形图：

三条线（RD 信号控制）输出【正（＋）/负（－）极电源，电压大小可控制风扇转速，第三条线可提供一个电频信号给设备侦测（报警/指示方式等）该风扇是否正常工作运转】
◆ 3 线RD 信号输出风扇分为有端和无端（裸线）两种接线方式，端子型号规格、线材正负极性方向及线规由使用者指定。一般引线采用三种颜色线材，红色、黑色和白色（蓝色等），红色线接电源的正极电压，黑色线接电源的色极电压，另外第三条线接RD 信号端，RD 信号线颜色常规为白、蓝两种；
（接线电路图如下）。