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采用LM35(无MCU)的冷却风扇控制器

2022-05-17 10:02:38 Hesam Moshiri 阅读:
本文所提出的自动风扇控制器电路板简单、紧凑,并且可嵌入到商业设备中。LM35温度传感器可以使用一些硅胶固定在散热器上。用户可使用电位器轻松设置温度阈值。该电路板可使用5V或12V电源供电,因此可以使用各种5V或12V的微型PC风扇。

功率器件的高温是电子领域众所周知的现象。为了克服这一困难,设计人员需要在器件上安装散热器来散热。然而,在许多商用和家用设备中,仅嵌入散热片是不够的,还必须使空气更快速地循环以降低散热片和器件的温度,否则就会大大降低器件的使用寿命。a8rednc

本文所提出的自动风扇控制器电路板简单、紧凑,并且可嵌入到商业设备中。LM35温度传感器可以使用一些硅胶固定在散热器上。a8rednc

用户可使用电位器轻松设置温度阈值。该电路板可使用5V或12V电源供电,因此可以使用各种5V或12V的微型PC风扇。a8rednc

我使用Altium Designer 21和SamacSys元器件库(SamacSys Altium插件)绘制了原理图和PCB。除连接器外,所有元器件均为SMD且易于焊接。a8rednc

电路分析

图1给出了该设备的原理图。两个主要器件是温度传感器和运算放大器。a8rednc

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图1:散热风扇控制器的原理图(Altium Designer)。a8rednc

U1是配置为比较器的LM358运算放大器[1]。如果正输入的电压高于/低于负输入,则输出会接近VCC/GND。当环境温度(正引脚上的电压)高于预设温度(负引脚上的电压)时,输出将会触发,反之亦然。LM358有两个运放。第二个运放未被使用,因此将其配置为电压跟随器。R2是一个多圈电位器,可用于轻松调节温度阈值。a8rednc

R3和D2用于限制U1的输出电压,因为Q1的栅极引脚的最大容许电压为8V[2]。此外,它们有助于将D3 LED的电压保持在4.7V左右,因此R4的值对于任何电源电压都固定为470R。R5则用于防止Q1的栅极受到意外触发。a8rednc

Q1是SI2302 N沟道SMD MOSFET[2],它可以连续开关高达2.2A电流,因此我决定使用这个MOSFET,而不是使用机械继电器。D1用来保护Q1免受反向感应电流的影响,C3用于降低开关噪声。C1和C2是旁路电容,用于降低噪声。a8rednc

PCB布局

图2展示了该设计的PCB布局。它是双层PCB板,除连接器外,所有元器件均为SMD。电路板尺寸为3.8cm×1.9cm。a8rednc

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图2:冷却风扇控制器的PCB布局(Altium Designer)。a8rednc

当我决定为这个项目设计原理图和PCB时,我意识到我的元器件库存储中没有U1[3]和Q1[4]的元器件库。因此,像往常一样,我选择了IPC级SamacSys元器件库,并使用免费的SamacSys工具和服务安装了缺失的库(原理图符号、PCB封装和3D模型)。有两种方法可将库导入到电子设计CAD软件中:可以访问componentsearchengine.com,下载库并将其导入;也可以使用SamacSys CAD插件,直接将元器件模型导入到设计环境中。图3展示了所有支持的电子设计CAD软件[5]。所有形式的CAD软件都可以受到支持。我使用了Altium Designer,因此我利用SamacSys Altium的插件安装了缺失的库(4)[6]。a8rednc

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图3:SamacSys插件所支持的电子设计CAD软件。a8rednc

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图4:SamacSys Altium插件中选定的元器件库。a8rednc

物料清单

图5给出了该项目的物料清单。a8rednc

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图5:物料清单。a8rednc

参考文献

来源:https://www.pcbway.com/blog/technology/Cooling_FAN_Controller_using_an_LM35_8d3d76cb.htmla8rednc

[1]: LM358 datasheet: https://www.st.com/resource/en/datasheet/lm358.pdfa8rednc

[2]: SI2302 datasheet: https://www.vishay.com/docs/63653/si2302dds.pdfa8rednc

[3]: LM358 schematic symbol, pcb footprint, 3D model: https://componentsearchengine.com/part-view/LM358D/STMicroelectronicsa8rednc

[4]: Si2302 schematic symbol, pcb footprint, 3D model: https://componentsearchengine.com/part-view/SI2302DDS-T1-GE3/Vishaya8rednc

[5]: Electronic designing CAD software plugins: https://www.samacsys.com/library-loader-helpa8rednc

[6]: Altium Designer plugin: https://www.samacsys.com/altium-designer-library-instructionsa8rednc

(原文刊登于EDN姊妹网站EEWeb,参考链接:Cooling FAN Controller Using an LM35 (No MCU),由Franklin Zhao编译。)a8rednc

本文为《电子技术设计》2022年5月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里a8rednc

责编:Franklin
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