詳解直流風(fēng)扇的幾種調(diào)速方式

1、關(guān)于 DC 風(fēng)扇（ 2、3、4 線）的 PWM 調(diào)速測試本次測試主要目的：·測試不同額定功率的風(fēng)扇可耐受的最低電壓·4 線風(fēng)扇（ +V , -V, pulse sensor , PWM control） PWM調(diào)速表現(xiàn)·2 線風(fēng)扇基于外部PWM控制的調(diào)速表現(xiàn)·在有不間斷電源情況下3 線風(fēng)扇基于外部PWM控制的調(diào)速表現(xiàn)·我們的推薦一：基于山洋（ SANYO DENKI）風(fēng)扇的調(diào)速方式目前基于山洋（ SANYO DENKI）DC風(fēng)扇的調(diào)速方式主要有以下幾種：1、 4 線風(fēng)扇（ +V , -V, pulse sensor , PWM control）

2、的調(diào)速2、內(nèi)置或外置測溫元件的調(diào)速。3、電壓調(diào)速。4、通過外部電路對非4 線風(fēng)扇（ 2、 3 線）風(fēng)扇的 PWM調(diào)速。以上 1、2 項調(diào)速方式，風(fēng)扇在工作時的 +V 和-V 均加載風(fēng)扇的額定電壓，通過 PWM值和測溫元件來調(diào)速，這兩種轉(zhuǎn)速控制方式可以基于任何山洋 （SANYO DENKI）的風(fēng)扇來定制，您只需在樣本根據(jù)您對風(fēng)扇尺寸、風(fēng)量、靜壓等要求選擇您所需的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇， 之后將您對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的要求提給我們， 我們即可按照您的要求來定制您的風(fēng)扇。第三種調(diào)速方式是通過外圍電路調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇在調(diào)速過程中工作在非額定電壓下。任何+V和-V 兩端電壓來調(diào)速風(fēng)扇DC風(fēng)扇（ 2、 3、 4 線）均可以采

3、用此種方式來調(diào)整轉(zhuǎn)速。二：幾種調(diào)速方式的比較1、采用 4 線風(fēng)扇的 PWM調(diào)速：此方式可以在風(fēng)扇可調(diào)速范圍內(nèi)精確的控制轉(zhuǎn)速， 可以良好的根據(jù)溫度變化實現(xiàn) PID 控制，以達到最理想的溫度控制和風(fēng)扇噪音之間的平衡。但需要外部 PWM脈沖電路和測溫電路的配合，相對較復(fù)雜。2、測溫元件調(diào)速：此方式最大的有點就是可以在最大程度上簡化控制電路的前提下實現(xiàn)溫控。內(nèi)置測溫元件的風(fēng)扇甚至不用搭配任何外圍電路， 即可實現(xiàn)自身的轉(zhuǎn)速控制，從簡化電路方面考慮此方式確為最佳選擇方案。 而且您只需選擇您需要的風(fēng)扇和您需要的溫控范圍， 測溫元件可以由山洋（SANYO DENKI）來提供或指定型號。 此方案日后可編程度低，

4、（尤其是內(nèi)置測溫元件的風(fēng)扇）一旦選定，要改變溫度和轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系難度較大。3、電壓調(diào)速：電壓調(diào)速適用性廣，幾乎可以在任何 DC風(fēng)扇中使用此方法調(diào)速，但由于不同風(fēng)扇對啟動電壓的需求不同， 在有些要求啟動電壓較大的風(fēng)扇上可調(diào)速的范圍就比較小， 不易實現(xiàn)溫度和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的理想搭配。 而且如果實現(xiàn)自動溫控，此方案的外圍電路也相對較復(fù)雜。4、通過外部電路對非4 線風(fēng)扇（ 2、 3 線）風(fēng)扇的 PWM調(diào)速：此方案也是本次測試的主要目的。通過 PWM脈沖電路對風(fēng)扇兩端 +V 和 -V 進行 PWM控制，它可以在任何 DC風(fēng)扇實現(xiàn)較靈活的轉(zhuǎn)速控制，不過同 4 線 PWM調(diào)速方式一樣，此方案也需要較復(fù)雜的外圍電路

5、（可能比 4 線風(fēng)扇還要復(fù)雜一些）。三：測試測試一：幾款不同額定功率的風(fēng)扇可耐受的最低電壓測試說明：由于設(shè)備限制，電壓無法做到無級調(diào)整，在5V 以下用二極管的正向壓降來調(diào)整電壓，所以電壓間隔較大。請見下表：項目型號9GE0412P3J039PH0412P3K033 9S0612H4019S1212F401（ 40x40x28）（40x40x28）（60x60x25）（120x120x25）額定電流（ A）0.650.50.110.19額定電壓（ V）12121212額定轉(zhuǎn)速（ RPM）15000155003900220011.10V 檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)14400139503510208811

6、.10V 檔 工作狀態(tài)正常正常正常正常5.11V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)74006240135011345.11V檔 工作狀態(tài)正常正常正常正常4.33V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)4400486010209604.33V檔 工作狀態(tài)正常正常正常正常3.56V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)03420720770手動轉(zhuǎn)動風(fēng)扇，3.56V 檔 工作狀態(tài)傳感器可工作正常正常正常2.82V 檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)000570手動給風(fēng)扇一啟風(fēng)扇傳感器不2.82V 檔 工作狀態(tài)工作動扭矩， 風(fēng)扇可以手動給風(fēng)扇一啟動啟動。集電極工作扭矩，風(fēng)扇可以啟正常。風(fēng)扇在動。集電極工作正正常200rpm常。風(fēng)扇在 390rpm左右轉(zhuǎn)動， 最后停

7、左右轉(zhuǎn)動 .止2.43V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)N/A003542.43V檔 工作狀態(tài)N/A風(fēng)扇傳感器不手動轉(zhuǎn)動風(fēng)扇，正常工作傳感器可工作2.28V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)N/AN/A002.28V檔 工作狀態(tài)N/AN/A手動轉(zhuǎn)動風(fēng)扇，手動轉(zhuǎn)動風(fēng)扇，傳感器可工作傳感器可工作1.72V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)N/AN/A001.72V檔 工作狀態(tài)N/AN/A風(fēng)扇傳感器不手動轉(zhuǎn)動風(fēng)扇，工作傳感器可工作1.30V檔 轉(zhuǎn)速（ RPM)N/AN/AN/A01.30V檔 工作狀態(tài)N/AN/AN/A風(fēng)扇傳感器不工作表 1 風(fēng)扇耐受電壓比對表通過測試一的測試，包括額定功率較高的 9GE0412P3J03在內(nèi)，通過調(diào)壓的方

8、式進行風(fēng)扇調(diào)速的范圍比較寬，在 4.33V 電壓檔，風(fēng)扇至少可以穩(wěn)定降速到額定轉(zhuǎn)速的一半，而風(fēng)扇的測速傳感器即使在低于風(fēng)扇可啟動電壓時，在一定范圍內(nèi)也可以工作。測試中風(fēng)扇在“正常 ”狀態(tài)下運行平穩(wěn)，無雜音。測試二： 4 線風(fēng)扇（ +V , -V, pulse sensor , PWM control）PWM調(diào)速表現(xiàn)測試說明： 以 9GE0412P3J03為例，通過在 PWMcontrol 線和 V 之間做 PWM控制。風(fēng)扇最佳 PWM頻率為 25KHZ，由于脈沖發(fā)生器限制，最大PWM頻率為 6.5KHZ。請見下圖表：風(fēng)扇 4PIN PWM調(diào)速PWM(%)測試項（ 6.5KHZ）運行表現(xiàn)目（ 1

9、-PWM%）為實際占空比02430平穩(wěn)無雜音52460平穩(wěn)無雜音104050平穩(wěn)無雜音155130平穩(wěn)無雜音206090平穩(wěn)無雜音256810平穩(wěn)無雜音307530平穩(wěn)無雜音358160平穩(wěn)無雜音408820平穩(wěn)無雜音459450平穩(wěn)無雜音5010020平穩(wěn)無雜音5510560平穩(wěn)無雜音6011070平穩(wěn)無雜音6511580平穩(wěn)無雜音7012060平穩(wěn)無雜音7512510平穩(wěn)無雜音8012900平穩(wěn)無雜音8513320平穩(wěn)無雜音9013780平穩(wěn)無雜音9514370平穩(wěn)無雜音10014460平穩(wěn)無雜音表 2 9GE0412P3J03 4 線 PWM調(diào)速表現(xiàn)圖1 9GE0412P3J03 4線P

10、WM速度曲線16000140001200010000MR8000P600040002000005050505050505050505011223344556677889901PWM測試中風(fēng)扇表現(xiàn)正常，調(diào)速平穩(wěn)無雜音。測試三： 2 線風(fēng)扇基于外部PWM控制的調(diào)速表現(xiàn)測試說明：由于 圖 2 所示電路中我們通過外部PWM直接開、關(guān)風(fēng)扇的 +V和 （V DC12V），所以風(fēng)扇的傳感器在調(diào)速過程中無法正常反應(yīng)風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速， 故我們借此來模擬測試兩線風(fēng)扇使用外部 PWM控制轉(zhuǎn)速時的表現(xiàn)。通過第一項測試結(jié)果來看，對電壓調(diào)速表現(xiàn)最差的9GE0412P3J03和表現(xiàn)最好的9S1212F401我們用他們來模擬一般

11、兩線風(fēng)扇，使用圖 2 所示的外部 PWM控制兩顆風(fēng)扇，電路來控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速， 以期從感覺體驗不同功率的兩款兩線風(fēng)扇在不同頻率的外部PWM控制中的表現(xiàn)。請見下表：可啟動占可啟動占PWM頻率項目 空比 風(fēng)扇運轉(zhuǎn)平穩(wěn)度 ( 9GE） 風(fēng)扇運轉(zhuǎn)平穩(wěn)度 ( 9S）空比（ 9S)（ 9GE)5%-90%均有明顯高頻電6.5K HZ15%在占空比從10%開始風(fēng)扇有明顯高10%流聲，速度跟隨性很好。頻電流聲。 轉(zhuǎn)速隨占空比變化快、跟隨性很好。3.25K HZ35%1.63K HZ65%在占空比從 5%開始風(fēng)扇有明顯高頻電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后隨 PWM 值加大加速很突然。在占空比從5%開始風(fēng)扇有明顯高頻電流聲。

12、風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速很低。風(fēng)扇隨PWM值加大加速很突然。5%-90%均有明顯高頻電5%流聲，速度跟隨性很好。3%以上均有明顯高頻電10%流聲，速度跟隨性很好。820 HZ85%410 HZ85%128 HZ55%60 HZ40%30 HZ35%在占空比從 5%開始風(fēng)扇有明顯高頻電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速很低。風(fēng)扇隨 PWM值加大加速非常突然。在占空比從 5%開始風(fēng)扇有明顯高頻電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速很低。風(fēng)扇隨 PWM值加大到 90%加速非常突然。在占空比從 5%開始風(fēng)扇有明顯高頻電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速很低。風(fēng)扇隨 PWM值加大到 95%以后加速明顯，并 PWM值在 98-99%時

13、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速猛然增加 。在占空比從5%開始風(fēng)扇有“嗒嗒”電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速很低。風(fēng)扇在 PWM值 40%-99%之間轉(zhuǎn)速變化不明顯，到100%才突然加大到最高轉(zhuǎn)速。在占空比從 5%開始風(fēng)扇有“嗒嗒”電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速很低。非線性變化，到 100%才突然加大到最高轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇全程顫抖。5%（明顯3%以上均有明顯高頻電在失速狀流聲，速度跟隨性很好。態(tài)）3%以上均有明顯高頻電10%流聲，速度跟隨性很好。3%以上均有明顯高頻電10%流聲，速度跟隨性很好。高轉(zhuǎn)速有共振。3%以上均有明顯電10%流聲，速度跟隨性很好。10%風(fēng)扇有“嗒嗒”低頻電流聲。在占空比從 5%開始風(fēng)扇有“嗒嗒”低頻電流聲

14、。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速30%（但顫很低。風(fēng)扇在 PWM值 40%-99%之間轉(zhuǎn)風(fēng)扇有“嗒嗒”低頻電流聲。15 HZ10%抖嚴重）速變化不明顯，到 100%才突然加大到最高轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇全程顫抖。在占空比從 5%開始風(fēng)扇有“嗒嗒”低頻電流聲。風(fēng)扇在開始啟動后轉(zhuǎn)速25%（顫很低。風(fēng)扇在 PWM值 40%-99%之間轉(zhuǎn)10 HZ10% 風(fēng)扇有“嗒嗒”低頻電流聲。抖）速變化比較明顯，但應(yīng)不是線性變化。風(fēng)扇全程顫抖。在占空比從5%開始風(fēng)扇有“嗒嗒”15% （明5 HZ低頻電流聲。風(fēng)扇運轉(zhuǎn)過程中加減速顯有加減聲音明顯，運轉(zhuǎn)很不平穩(wěn)，但 PWM速過程）跟隨性較好。風(fēng)扇有“嗒嗒”低頻電流聲。5% 運轉(zhuǎn)較 9PH的

15、風(fēng)扇相對平穩(wěn)。無明顯加減速聲音。表 3 兩款不同功率風(fēng)扇模擬 2 線風(fēng)扇的外部 PWM控制表現(xiàn)測試中兩顆風(fēng)扇無論在任何頻率下均有不同程度的雜音，隨著PWM頻率的變化，雜音的頻率也在變化，但始終存在。測試中 9S1212F401調(diào)速表現(xiàn)良好，可以使用大部分頻率的外部 PWM調(diào)速，但由于風(fēng)扇本身非常靜音， 調(diào)速時產(chǎn)生的雜音更加明顯。而 9GE0412P3J03對 PWM頻率變化表現(xiàn)起伏很大，但由于其轉(zhuǎn)速很高，在高速轉(zhuǎn)動中調(diào)速產(chǎn)生的噪音反而不明顯（但肯定存在）。9GE0412P3J03在某些 PWM頻率從低占空比向高占空比增加時可能會發(fā)生馬達堵轉(zhuǎn)，主要表現(xiàn)為：如當(dāng)前加載10%PWM，馬達顫抖但不運轉(zhuǎn)

16、，這時一點一點增加 PWM值，風(fēng)扇一直會處于停止?fàn)顟B(tài)，直到加載到一個很大的PWM值才開始運轉(zhuǎn)（這個值已遠遠大于表中的啟動 PWM值）。而如果起始 PWM值就大于或等于表中的啟動 PWM值，則無堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生。測試四：在有不間斷電源情況下3 線風(fēng)扇基于外部PWM控制的調(diào)速表現(xiàn)測試說明： 同樣采用測試三中的兩顆風(fēng)扇， 截取兩個風(fēng)扇可能表現(xiàn)良好的PWM頻率，在外部加載一5V（經(jīng)二極管后電壓約為4.33V ）電壓后通過外部PWM控制風(fēng)扇12V 電源來實現(xiàn)PWM調(diào)速，并記載轉(zhuǎn)速變化。來測試風(fēng)扇在調(diào)速過程中的實際轉(zhuǎn)速和調(diào)速中的表現(xiàn)。圖 3 為風(fēng)扇外部控制示意圖首先是 9GE0412P3J03在 6.5K H

17、Z 頻率下的調(diào)速表現(xiàn)：9GE0412P3J039GE0412P3J03 PWM風(fēng)扇情6.5K HZ 運轉(zhuǎn)說 6.5K HZ 轉(zhuǎn)況明速 (RPM)04350無噪音54380無噪音105310明顯高頻聲155880明顯高頻聲206510明顯高頻聲257050明顯高頻聲307500明顯高頻聲358310明顯高頻聲409270風(fēng)聲超過高頻聲4510080風(fēng)聲超過高頻聲5010710風(fēng)聲超過高頻聲5511190風(fēng)聲超過高頻聲6011520風(fēng)聲超過高頻聲6511880風(fēng)聲超過高頻聲7012180風(fēng)聲超過高頻聲7512480風(fēng)聲超過高頻聲8012810風(fēng)聲超過高頻聲8513170風(fēng)聲超過高頻聲風(fēng)聲超過高頻9

18、013590聲風(fēng)聲超過高頻9513740聲10013740無噪音表 4 9GE0412P3J03 在有“不間斷電壓”外部6.5K HZ 的 PWM頻率下調(diào)速表現(xiàn)轉(zhuǎn)速曲線：M圖4 9GE0412P3J03 6.5K HZ 外部 PWM16000140001200010000P 8000R600040002000005050505050505050505011223344556677889901PWM值9GE0412P3J03在 30 HZ 頻率下的調(diào)速表現(xiàn)：PWM風(fēng)扇情9GE0412P3J039GE0412P3J03 30 HZ30HZ 轉(zhuǎn)速況運轉(zhuǎn)說明(RPM)04290無噪音54380貼近風(fēng)扇

19、聽有“嗒嗒”聲104410貼近風(fēng)扇聽有“嗒嗒”聲154500貼近風(fēng)扇聽有“嗒嗒”聲204560貼近風(fēng)扇聽有“嗒嗒”聲254680貼近風(fēng)扇聽有“嗒嗒”聲304860貼近風(fēng)扇聽有“嗒嗒”聲355130貼近風(fēng)扇聽有“嗒嗒”聲405460風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲456000風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲507530風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲557890風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲608220風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲658520風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲708730風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲759060風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲809300風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲859630風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲909930風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲9510200風(fēng)聲超過“嗒嗒”聲10013740無噪

20、音表 5 9GE0412P3J03在有“不間斷電壓”外部30 HZ 的 PWM頻率下調(diào)速表現(xiàn)轉(zhuǎn)速曲線：圖5 9GE0412P3J03 30 HZ 外部 PWM160001400012000MP 8000R600040002000005050505050505050505011223344556677889901PWM值9S1212F401在 6.5K HZ 頻率下的調(diào)速表現(xiàn)：PWM風(fēng)扇情9S1212F401 9S1212F401 況6.5K HZ6.5K HZ轉(zhuǎn)速 (RPM)運轉(zhuǎn)說明0960無噪音5960安靜101350明顯高頻聲151380明顯高頻聲201440明顯高頻聲251470明顯高頻

21、聲301500明顯高頻聲351560明顯高頻聲401590明顯高頻聲451650明顯高頻聲501680明顯高頻聲551710明顯高頻聲601770明顯高頻聲651800明顯高頻聲701860明顯高頻聲751890明顯高頻聲801920明顯高頻聲851950高頻聲減小901980高頻聲更小951980高頻聲幾乎消失1002010高頻聲消失表 6 9S1212F401在有“不間斷電壓”外部6.5K HZ 的 PWM頻率下調(diào)速表現(xiàn)轉(zhuǎn)速曲線：圖6 9S1212F401 6.5K HZ 外部 PWM25002000M 1500PR1000500050505050505050505050011223344

22、556677889901PWM值9S1212F401在 30 HZ 頻率下的調(diào)速表現(xiàn)：PWM風(fēng)扇情9S1212F4019S1212F401 10 HZ10HZ況運轉(zhuǎn)說明轉(zhuǎn)速 (RPM)0960無噪音51020貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲101080貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲151170貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲201230貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲251290貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲301350貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲351410貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲401470貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲451530貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲501560貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲551620貼近風(fēng)扇聽有

23、 “嗒嗒” 聲601650貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲651710貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲701770貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲751800貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲801830貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲851890貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲901920貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲951950貼近風(fēng)扇聽有 “嗒嗒” 聲1002010“嗒嗒”聲消失表 7 9S1212F401轉(zhuǎn)速曲線：在有“不間斷電壓”外部30 HZ的PWM頻率下調(diào)速表現(xiàn)圖7 9S1212F401 30 HZ 外部 PWM25002000M 1500PR100050005050505050505050505001122334455

24、6677889901PWM值在本測試中，選用的 65K HZ 和 30 HZ 的 PWM頻率在兩顆風(fēng)扇上的表現(xiàn)如以上所示，在 65K HZ 的頻率下功率較高的 9GE0412P3J03可以獲得比較不錯的調(diào)速表現(xiàn)（不過參考 表 3，似乎它沒有過多的頻率可供選擇） ，而 9S1212F401 則在低頻下表現(xiàn)良好。不過即使加載了不間斷電源，風(fēng)扇調(diào)速時產(chǎn)生的噪音仍然存在，幾乎和測試三得到的運轉(zhuǎn)情況一樣，沒有減小也沒有增加。四：測試小結(jié)和我們的建議通過我們本次對幾款風(fēng)扇的不完全測試可以得到以下幾點結(jié)論：·額定功率和結(jié)構(gòu)不同的風(fēng)扇最低可工作電壓不同，對于三線和四線風(fēng)扇，其傳感器可的工作電壓往往比

25、風(fēng)扇可運轉(zhuǎn)的電壓要更低一些。·通過電壓調(diào)速也可以得到相對較寬的調(diào)速范圍， 但在某些臨界狀態(tài)時可能風(fēng)扇馬達無法達到所需的啟動扭矩 ( 但其實此電壓下風(fēng)扇可以運轉(zhuǎn) ) ，所以在調(diào)速時最好在風(fēng)扇啟動時以一個較高電壓啟動（比如額定電壓） ，延時一段再調(diào)低電壓。·在外部 PWM調(diào)速時（無“不間斷” 5V電壓），也同樣可能發(fā)生以上情況，所以在使用此方法調(diào)速時也最好能已高 PWM值啟動（比如 100%），延時一段再調(diào)低 PWM值。·無論何種外部 PWM調(diào)速方式，無論在本測試中使用的哪種 PWM頻率，都會使風(fēng)扇在一次次加電時產(chǎn)生與 PWM頻率對應(yīng)的噪音，在高頻時甚至?xí)^某些靜音風(fēng)扇本身產(chǎn)生的噪音。我們的建議：通過本次測試，我們對您提出以下幾點不成熟的建議，謹供參考：在設(shè)計初期·4 線風(fēng)扇的 PWM調(diào)速運行平穩(wěn)，可調(diào)節(jié)外圍廣，速度響應(yīng)快，我們推薦您在