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]

воздушный поток напрямую зависит от скорости вращения.

Ага, а еще от перепада давлений и прочих фаз луны.

выставляем скорость в процентах от максимума в зависимости от температры.

Смысл?

Давайте я попробую сформулировать задачу, как она видится мне.

Для начала посмотрим, какие параметры мы хотим оптимизировать - это уровень шума (минимизировать) и энергопотребление (минимизировать). Минимизация этих параметров возможна только при удержании температуры в районе максимально-допустимой. Тогда у вентиляторов будут минимально возможные обороты и минимальное потребление.

Для удержания температуры в районе максимально-допустимой необходимо вводить обратную связь по температуре.

Простейший способ - релейное управление - не годится по причине того, что уровень шума в отличии от энергопотребления надо рассматривать как максимальное мгновенное значение. Т.е. включающиеся на полную вентиляторы с какой-то периодичностью не годятся.

Значит необходима плавная регулировка. Теперь уже пошли суровые будни Непосредственное управление напряжением на двигателе в зависимости от температуры через PID-регулятор даст нужный результат. А вот способ получения заданного напряжения на двигателе - это уже дело вкуса, хотя, с точки зрения минимизации энергопотребления, стреляет только импульсник.

[xemul]

Давайте я попробую сформулировать задачу, как она видится мне.

Для начала посмотрим, какие параметры мы хотим оптимизировать - это уровень шума (минимизировать) и энергопотребление (минимизировать). Минимизация этих параметров возможна только при удержании температуры в районе максимально-допустимой. Тогда у вентиляторов будут минимально возможные обороты и минимальное потребление.

Не согласен я с таким критерием оптимизации. У процов по 0.13 мкм процессу лишние 10 С на кристалле сокращали время жизни в 2 раза. С новыми (45-65 нм), похоже, еще печальнее (по диагонали пробежал по endurance tests Атома).
Ответы на почти все свои вопросы топикстартер может найти, поползав с осциллографом по паре-тройке мамок, оборудованных оригинальными чипами мониторинга от производителей мамок, и увязав картинки на осциллографе с настройками в биосах. Возможно, такой опыт позволит ему несколько иначе сформулировать задачу и упростить схему (дроссель с кондюком на выходе не нужны ни для 3-, ни для 4-шпыньковых кулеров, да и в MICxxxx потребность примерно такая же; ОС по температуре должна быть изрядно неторопливой (единицы секунд) и с гистерезисом; ШИМ достаточно сделать 4-разрядным; аналоговое управление ШИМ'ом можно попробовать, а можно и сразу не).

[sonycman]

Возможно, такой опыт позволит ему несколько иначе сформулировать задачу и упростить схему (дроссель с кондюком на выходе не нужны ни для 3-, ни для 4-шпыньковых кулеров, да и в MICxxxx потребность примерно такая же;

Нет у меня возможности щупать материнки.
Да и в свою лезть как-то боязно.

Изначально так и было - единственный мосфет. Но на частоте 30кГц менять скорость не получилось. Вентилятор вращался на полных оборотах при скважности всего 1%...
Возможно, если понизить частоту, что-то и получится.
Можно попробовать.

Но тогда придётся думать, как работать с импульсами таходатчика, промодулированными ШИМ...

В общем, вот что у меня получилось с введением сигнала ШИМ в цепь обратной связи регулятора:


Размах выходного напряжения, конечно-же, уступает схеме с ОУ: от 1.4 до 10.5 вольт против 0.5 - 11.5.
Если удастся достигнуть Vout = Vin, тогда можно на этом остановиться.