給風扇加上合適的額定電壓后,風扇就會滿速運轉,如果把電壓降低一點,那么風扇的轉速就會降低,當把電壓將為零后,風扇慢慢就停下來了。可以發現,只要改變風扇兩端的電壓就可以實現轉速的調節。那么如何實現風扇電壓的調節呢?這就用到了PWM。
PWM調速原理
所謂PWM,就是脈沖寬度調制,一定頻率的方波是由高電平和低電平構成的。假設高電平的持續時間是T1,低電平的持續時間是T2,那么周期T=T1+T2。
通過改變高電平的持續時間,就可以改變方波的平均電壓,在一個周期內高電平所占的比例,就叫做占空比,計算公式為:D=T1/T。
占空比與平均電壓的關系
占空比越大,那么平均電壓就越高;占空比越低,平均電壓就越小。
占空比為100%,那么風扇兩端的電壓就是12V,風扇滿速轉動;
占空比為50%,那么風扇兩端的電壓就是6V,風扇以一半的速度轉動;
占空比為0%,那么風扇的電壓就是0V,風扇不轉動。
占空比和平均電壓的計算關系如下圖所示。
PWM調速電路原理圖的設計
所以,CPU只要輸出不同占空比的方波就可以控制風扇的轉速,占空比的大小與溫度有關。溫度越高,占空比越大,風扇轉速越快;溫度越低,占空比越小,風扇轉速也就越小。CPU控制風扇調速的電路原理圖如下圖所示。
上圖中,使用三極管作為風扇的驅動,也可以使用MOSFET等其他功率器件,方波的占空比是由CPU溫度控制的。理論上來講,頻率越高,風扇轉動越平滑,但是對功率開關器件的響應速度要求也就越高,所以方波的頻率一般控制在10K-30KHz之間。
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