Схема фильтра ШИМ регулятора напряжения, управление скоростью вентиляторов... Опции

[sonycman]

Вот доделываю свой реобас для управления скоростью вращения вентиляторов сист. блока компьютера.
Характеристики должны быть примерно Vin = 12v, Vout = 0 - Vin, I = 1A max., 4 канала.
Для регулировки напряжения остановился на импульсной схеме, так как нет необходимости в установке радиатора для регулирующего элемента -> компактность и отсутствие нагрева.


На макетке собирал подобную схему, но вместо микросхемы драйвера обхожусь пока транзисторами.
Частота ШИМ около 30кГц.
Есть определённый недостаток - заметная нелинейность выходного напряжения относительно скважности входных импульсов ШИМ и зависимость от тока нагрузки.
То есть при скважности 50% имеем на выходе все 10 вольт при токе ~100ма.
С повышением тока нагрузки или индуктивности фильтра нелинейность постепенно сглаживается.
С другой стороны - с повышением индуктивности падает макс. выходное напряжение (при скважности 100%)...

В принципе, нелинейность не страшна, её можно скорректировать программно, управляя соотв. образом скважностью.

Ещё (по приходу драйвера) думаю попробовать увеличить частоту ШИМ (макс. до 300кГц) - это должно поспособствовать уменьшению индуктивности и ёмкости фильтра.
На транзисторах с моими знаниями не получается добиться нужной скорости переключения...

Пока что думаю, какое выбрать сопротивление для R36? И нужно ли оно там вообще?
С одной стороны, не хотелось бы иметь многоамперные импульсные токи по питанию (общее от четырёхпинового молекса компьютера для контроллера управления и для силовой части), с другой - нехорошо сильно заваливать фронты на затворе мосфета, тем более при высокой частоте переключения...
И подойдёт ли для этого резистора типоразмер корпуса 1206?

И может стоит установить на выход защитный диод анодом на землю? Всё-таки индуктивная нагрузка, хотя по осциллографу я не наблюдал отрицательных импульсов...

[Rst7]

То есть при 50 градусах, допустим, 50%, при 60 - 80% и т.д.

Не очень я понимаю глубокий смысл сего действа. Такой подход может и стрельнет, но вот если объект характеристики поменяет, то будет все не очень хорошо. Возможно случится превышение максимальной температуры.

А почему так важно не выходить из режима непрерывных токов?

Тогда коэффициент заполнения в первом приближении определяет выходное напряжение по линейному закону. Т.е. 0% - 0 на выходе, 100% - полное питание на выходе. Тогда можно непосредственно ПИД-регулятор по температуре вводить.

[sonycman]

Не очень я понимаю глубокий смысл сего действа. Такой подход может и стрельнет, но вот если объект характеристики поменяет, то будет все не очень хорошо. Возможно случится превышение максимальной температуры.

Тогда я об этом узнаю по сигналу.
И, либо заменю неисправный вентилятор, либо поменяю настройки программы.

Невозможно поддерживать температуру процессора или современной видеокарты постоянной.
Под нагрузкой (игрушку там трёхмерную запустили, или рассчётами научными занялись) всё равно будет развита более высокая рабочая температура. Этому может помешать, разве что, фреонка или мощная водянка.
И смысл - просто увеличить обдув на определённый уровень (сохранив при этом приемлемый уровень шума!), чтобы не допустить чрезмерного повышения температуры.
Тогда как, будучи в состоянии относительного покоя (слушаем там музыку или пишем программу или платку там разводим), понижаем скорость вентиляторов до минимума, а часть - и вовсе выключаем.

Результат - комфортная и безшумная работа и хорошее охлаждение при необходимости.

Ну, практика покажет, насколько себя оправдает такой подход.
Годы эксплуатации с примитивным реобасом на транзисторе и переменном резисторе, настроенном один раз, не выявили каких-либо проблем с фазами луны и прочим шаманством...

Хотя я и задумываю девайс как несколько модулей, чтобы, в случае чего, изменить конструкцию, заменив только часть устройства.

Тогда коэффициент заполнения в первом приближении определяет выходное напряжение по линейному закону. Т.е. 0% - 0 на выходе, 100% - полное питание на выходе. Тогда можно непосредственно ПИД-регулятор по температуре вводить.

Вот вся беда имп. стабилизаторов - они рассчитаны на определённое напряжение и ток.
А если они должны меняться - проблемы...

[Microwatt]

Тогда я об этом узнаю по сигналу.
И, либо заменю неисправный вентилятор, либо поменяю настройки программы.

Невозможно поддерживать температуру процессора или современной видеокарты постоянной.
Под нагрузкой (игрушку там трёхмерную запустили, или рассчётами научными занялись) всё равно будет развита более высокая рабочая температура. Вот вся беда имп. стабилизаторов - они рассчитаны на определённое напряжение и ток.
А если они должны меняться - проблемы...

Источники рассчитаны на то, на что рассчитаны.
Просто, имея некоторый опыт, скажу, что придется действительно повозиться с обратной связью и быстрой по напряжению и медленной по теплу. Прямое регулирование, без обратной связи по теплу, скорее всего, ничего путного не даст.
Это СИСТЕМА и в ней могут быть неожиданности, которые не учтешь расчетом. Многие параметры заранее неизвестны. Ошибки приводят к тому, что вентилятор начинает работать в релейном режиме. Т.е включаться на минуту-две с максимальной мощностью, потом отключаться на такое же время. При этом температура охлаждаемого объекта может реально скакать на десятки градусов. Это (термоциклирование) для аппаратуры еще хуже, чем постоянный нагрев.
Практический совет - не допускайте полной остановки вентилятора даже сразу после включения, когда аппаратура еще холодная. Это поможет упростить задачу.

[sonycman]

Это СИСТЕМА и в ней могут быть неожиданности, которые не учтешь расчетом. Многие параметры заранее неизвестны. Ошибки приводят к тому, что вентилятор начинает работать в релейном режиме. Т.е включаться на минуту-две с максимальной мощностью, потом отключаться на такое же время. При этом температура охлаждаемого объекта может реально скакать на десятки градусов. Это (термоциклирование) для аппаратуры еще хуже, чем постоянный нагрев.
Практический совет - не допускайте полной остановки вентилятора даже сразу после включения, когда аппаратура еще холодная. Это поможет упростить задачу.

Модель регулирования такая:
Toff - температура t, ниже которой вентилятор останавливается (Vout = 0).
Tmin - t, начиная с которой вентилятор вращается с мин. (RPMmin) оборотами.
Tmax - t, после достижения которой вентилятор вращается с макс. (RPMmax) оборотами.
В диапазоне Tmax - Tmin вычисляется соотв. значение оборотов между RPMmin и RPMmax.

Допустим, процессор: Toff = 25, Tmin = 30, Tmax = 50, RPMmin = 50%, RPMmax = 100%.
Вентилятор сможет остановиться только если сист. блок вынести на балкон зимой, или погрузить систему в сон
Никакого релейного режима, так как предусмотрен определённый запас по температуре (Tmin - Toff).

Или, например, вытяжной тыловой вентилятор корпуса (в качестве датчика - тот же датчик процессора): Toff = 45, Tmin = 50, Tmax = 60, RPMmin = 40%, RPMmax = 80%.
При слабой загрузке - отключен. Включится только при повышении t на пять градусов с температуры отключения...
Можно и увеличить это значение

Можно ввести фильтрацию результатов измерения, можно устанавливать таймеры - возможностей море, стоит только захотеть.
Практика покажет недостатки и отшлифует модель.