DC风扇用于强制空气对流冷却
文章作者:Jeff Smoot
DC风扇提供强制空气对流冷却，提供一系列选项，以便更好地监控，控制和冷却管理。
通过工程师在许多情况和应用中呼吁DC粉丝以提供强制空气对流冷却。由于他们广泛的使用，它们相对容易理解并且可以在各种配置中实现。
它们的操作最终植根于基本物理学，其中移动空气通过吸收热量和转移待消散的热量而有效地在冷却物体中有效。转移有多少能量依赖于几个因素：移动空气的质量，移动空气的比热量以及赋予移动空气的温度变化。
图1通过对硬件的比较，可以看出自然对流和强制空气对流的不同。来源:崔公司
在选择具有足够尺寸和气流规格的风扇时，工程师必须进行基本的热分析以确定所需的最小气流。该热分析通常包括热源的建模，温度上升和环境条件，同时还确保了用于强制空气的有效气流路径。
一旦热分析完成并且选择适当的风扇或风扇，工程师就可以简单地将风扇连接到电源，并允许它们提供恒定的强制空气冷却。然而，在大多数情况下，这种方法既不有效也不是有效的长期。今天大多数粉丝提供了一系列选择，以便更好地监控，控制和管理。了解可用的选项可以允许工程师充分利用他们所选择的粉丝，并确保其整体系统的更好可靠性。
基本开/关风扇控制
如上所述，全天运行风扇是一种简单的热管理方法，当然可以在应用程序中提供必要的强制空气冷却。然而，这种简单的方法并不是有效的能源，因为一个持续运行的风扇使用最大的功率，并导致可听到的噪音，并不是适合每一个场景。风扇还包含各种运动部件，寿命长，但有限，在连续运行中磨损更快。
开/关风扇控制是这样一种方法，可以延长风扇寿命，通过循环风扇开和关时，一个冷却阈值或温度设置点。循环开/关风扇节省电力，延长风扇寿命，降低风扇不运行时的噪音。
但是开/关法风扇控制是自然相当简单的另一种方法，并介绍了自己的局限集。从热管理角度来看，ON / OFF风扇控制会产生加热和冷却的序列。这种热循环可以是过早成分失效的主要因素，因为温度系数的差异导致压力对材料和关节。实际上，对于在恒定的高温下的操作而言，热循环可以是组件的不利或更差。
在风扇开始运转和强制空气开始冷却的时候，热超调也会产生影响。除非将“风扇开启”的设定点设置得更低，否则当冷却气流赶上时，就会发生过热。最后，为了限制在设定值温度附近的开/关抖动，需要添加迟滞。
图形图2被创建来演示热超调由于不可避免的热滞后在开/关风扇控制应用。在图中，浅蓝色的线表示期望的设定值温度，其中包含一个阶跃变化，绿色的线是风扇的开关循环，而深蓝的线是实际温度。
图2热超调和滞后发生在开/关风扇控制应用。来源:崔公司
风扇保护和控制
今天的风扇有一系列的控制和保护，以帮助设计师更好地优化他们的热管理系统。这些控制可以克服基本开/关控制的局限性，提高性能、可靠性和效率。还有一些保护措施可以在早期检测风扇问题，这可以延长风扇寿命，确保系统不处于危险之中。让我们来看看一些最常见的风扇控制和保护及其实现。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制（PWM）用于基于不同的热条件来控制和改变风扇速度。作为提高风扇性能的第一步，基于PWM的变速控制导致更好的操作效率，并且可以与先进的控制算法一起实现。这些算法可以考虑使用模式，能量成本，以及更多，同时适应与风扇速度匹配热负荷的操作动力学。
这可以通过升级基本的开/关风扇控制来进一步进一步，通过识别众所周知的比例 - 积分 - 衍生物（PI和PID）闭环控制策略。PI和PID控制有助于避免避免通过确保气流在所需设定点温度下保持条件而变化，避免热下划冲或过冲。
嵌入式转速表信号
通过脉冲信号感应和报告风扇的转速，嵌入式转速表是一种用于闭环反馈和更先进的风扇控制的控制。嵌入式转速表还可以作为一个锁传感器，如果风扇由于失去动力，障碍或任何其他原因的操作。拥有这些检测功能是系统运行的一个主要好处，因为越早检测到负面条件，系统就能越快关闭或进入非活动状态，以保护敏感组件。
双方的保护
自动重新启动保护检测当风扇电机被阻止旋转，并自动切断驱动电流。这既可以保护风扇驱动电路，也可以向风扇控制器表明，由于驱动电流被切断，出现了问题。
旋转检测/锁传感器
符合其名称，旋转检测/锁定传感器检测风扇电机是否正常运行或停止，以便在启动时或在操作期间保护问题。
热管理方法至关重要
DC风扇是许多热管理系统中的进入解决方案，为系统提供强制性的冷却，并将部件保持在其运行限制内。但是，只需选择风扇并全日制或使用基本ON / OFF控制是与风扇热管理的短视途径。拥有一系列风扇控制和保护，工程师可以更好地优化其强制空气冷却解决方案，以提高效率和可靠性。
有关热分析和选择过程，请参阅Cui设备的博客“了解Airflow基本面，适用于适当的DC风扇选择。“
本文最初发表于edn.．
杰夫斯波尔是Cui Inc.的应用工程和运动控制副总裁
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