Управление вентилятором в зависимости о температуры – идея здравая и много где описанная. Даже на этом сайте.
Ничего сложного в ней нет, но как всегда при конкретной реализации находятся какие-то проблемы. Нашлась проблема и у меня при обдуве трансивера.
Дело в том, что большинство схем управления обдувом требуют падения напряжения в несколько вольт на регулирующем элементе. В трансивере питание 13,8 В, а для наиболее распространенных типов вентиляторов требуется 12 В. То есть регуляторы с падением более 1,8 В не подходят. Особенно если учесть, что при передаче напряжение проседает и, как правило, оказывается ниже 13,8 В. Такая же проблема возникает и в мощных блоках питания 12 ... 14 В: напряжения выше выходного там взять неоткуда, а дуть бывает надо на полную мощность вентилятора.
Поэтому потребовалась схема термоуправления обдувом, которая может подать на вентилятор почти всё питающее напряжение. Она показана на следующем рисунке:
В качестве регулятора использован транзистор с очень низким (менее 0,1 Ома) сопротивлением канала в открытом состоянии (такие массово используются в регуляторах аккумуляторного инструмента и в преобразователях DC-DC). Поэтому при его открывании практически всё напряжение питания оказывается приложенным к вентилятору, что нам и требуется.
Управляющее напряжение с резистивного делителя подается на затвор. Терморезистор R1 должен быть с отрицательным температурным коэффициентом. Подстроечным резистором R2 устанавливается порог срабатывания схемы, равный напряжению отсечки транзистора (несколько вольт).
Из-за высокой (несколько А/B) крутизны транзистора управление вентилятором не плавное, а ближе к реле. Хотя и старт, и остановка вентилятора плавные (в течение нескольких секунд) из-за конечной крутизны транзистора. На практике это не создает никаких проблем. При перегреве вентилятор плавно трогаясь быстро выходит на полные обороты, а охладив радиатор также плавно останавливается.
Конструктивный нюанс: терморезистор R1 не должен находиться рядом с VT1 для исключения паразитного подогрева терморезистора от корпуса транзистора. Нет, в основном VT1 холодный, т.к. или полностью открыт (и поэтому падения напряжения на нем почти нет), или полностью закрыт (а тогда нет тока). Но вот когда предварительно нагретый R1 остывает и напряжение на затворе VT1 подходит к порогу открывания, то на канале VT1 может падать несколько вольт. Умножив это на 0,15 A (средний ток компьютерного вентилятора) получаем выделение около 1 ватта тепла на VT1 на пороге его закрывания. И если расположить R1 рядом с VT1, то однажды включившись от нагрева вентилятор может вообще не остановится: на пороге отключения терморезистор будет греться транзистором как раз настолько, чтобы держать схему в полуоткрытом состоянии: теплый транзистор и слабо крутящийся вентилятор.
Наиболее разумно разместить R1 на наиболее сильно греющемся радиаторе. Для блока питания это радиатор выходных диодов, для усилителя мощности – радиатор выходных транзисторов. Очень хороший тепловой контакт не требуется, у меня R1 спрятан в обожженной термоусаживающейся трубке, и в таком виде прижат хомутиком к радиатору.
Настройка схемы простейшая: при пороговой температуре вращением R2 добиться границы старта вентилятора.
Терморезистор R1 может быть любого номинала от 10 кОм и выше (меньше нежелательно, иначе он будет греться от постоянного тока, протекающего через него). Соответственно должен быть изменен номинал R2 так, чтобы на затворе VT1 при пороговой температуре было бы около 3... 5 В (посмотрите проходную характеристику применяемого вами транзистора).
Тип VT1 указанный на схеме тоже не догма. Подойдет любой полевой транзистор с напряжением стока выше 20 В и сопротивлением канала в открытом состоянии менее 0,5 Ома.
Если напряжение питания не стабилизировано, то порог срабатывания схемы будет плавать, а это плохо. Решение: оторвать верхний вывод R1 от нестабильного источника и посадить на любое стабилизированное напряжение выше 5 В (соответственно изменив R2). Или, если стабилизированного источника нет, сделать его, включив трехвыводный стабилизатор (например, 78L08) между нестабильным общим питанием и верхним выводом R1.
В РА удобно иметь стабилизированное напряжение + 12В (например, с интегрального стабилизатора 7812) для питания реле и автоматики. В таком случае логично использовать вышеописанную схему для управления вентиляторами обдува ламп усилителя мощности.
Однако возникает проблема. Большинство мощных ламп требуют небольшого постоянного обдува даже в режиме приема (например, у ГИ7Б только от накала без обдува отпаивается колпачок катода). А схема приведенная выше полностью останавливает вентилятор если температура нормальна.
Ниже показана схема, позволяющая отдельно и независимо выставлять как минимальные обороты при нормальной температуре, так и температуру, с которой обороты начинают расти.
Она отличается от исходной только добавлением цепи R5, R6 (задающей максимальное напряжение на транзисторе, т.е. минимальные обороты вентилятора), диодного схемы ИЛИ на VD1, VD2 (диоды любые кремниевые, например KD522A), R4.
Работа схемы очень проста. Когда R1 холодный, напряжение на R2 меньше напряжения отсечки транзистора (точнее отсечки + прямое падение на диоде).
А делитель R5, R6 установлен так, чтобы при минимально необходимом напряжении на вентиляторе (т.е. максимальном на стоке VT1), на катоде R4 получалось бы напряжение отсечки VT1. Иными словами из VT1, R5, R6, VD2 сделан управляемый стабилитрон, на то напряжение, которое надо вычесть из питания, чтобы получить минимально требуемое на вентиляторах.
При настройке резистором R6 устанавливают минимальные обороты вентилятора на холодной схеме. А резистором R2 – температуру, с которой вентилятор переходит на повышенные обороты.
Большее количество блокировочных конденсаторов понятно – ВЧ наводки в РА большие. Кстати о конденсаторах. Большинство компьютерных вентиляторов в исходном виде малопригодны для РА. От ВЧ наводок они останавливаются и лампа при передаче остается вообще без обдува. Избежать этого поможет SMD керамический конденсатор 1 мкФ, припаянный прямо на плату вентилятора (защитную наклейку придется приподнять).
Конструкция узла несложна. Терморезистор R1 (или несколько параллельно включенных, по числу ламп) устанавливается внутри воздуховода в потоке откачиваемого воздуха. тут же на на его выводах устанавливается блокировочный С4.
Вентиляторы тоже в воздуховодах над лампами. К узлу управления обдувом идет только два провода: к C2 и стоку VT1. Сам узел монтируется на небольшой плате. VT1 через прокладку установлен на шасси. В зависимости от числа вентиляторов и минимального напряжения на них, на VT1 может рассеиваться до нескольких ватт.
Последняя правка 01.01.2016