TC652在电动车风扇控制技术的应用

2018-12-20

长江工程职业技术学院学报 2018年4期

(长江工程职业技术学院，武汉 430212)

0 引言

近年来，交通出行的机动化和小汽车大规模化带来了很多的城市交通问题，如交通拥堵、停车难、尾气污染和能源的短缺。电动车因舒适、便捷而逐渐成为消费者日常中短途出行的重要交通工具之一。然而电动车引起的火灾也呈逐年上升趋势，并造成重大人员伤亡和财产损失。据统计，我国80%以上的电动车火灾发生在充电过程中，其中大部分火灾原因在于充电器或电子元件过热。目前大多数车主都将电动自行车停在车库或楼梯间利用夜间时间充电。由于车库和楼梯间相对封闭且灰尘较大，导致充电器的风扇转速变慢甚至堵转。在风扇故障时使用充电器是存在安全隐患的，如果充电器长时间在没有风扇的环境下工作，充电器的寿命会严重缩短。试验证明，一个被拆除风扇的充电器，20℃的环境下，在进行第12次充电试验时，充电2 h发生爆炸，试验电路连接的D20空气开关动作，说明有短路现象发生，爆炸时充电器的内部温度达到130℃[1]。因此探究电动车充电器风扇控制系统对安全充电具有一定的意义。

1 风扇控制技术研究

1.1 直接驱动

小功率风扇的驱动有两种方式：三极管构成的驱动电路和专用驱动模块。其中驱动模块适用于多个电扇同时驱动的情况，三极管构成的驱动电路适合单个风扇。直接驱动风扇电路简单，但不能实时依据环境温度控制风扇的转速，达到节能效果。

1.2 PWM控制

LM298与控制器可实现对风扇转速的控制[4]。其原理如图1所示，利用控制器收集风扇转速信号、温度信号输出PWM信号，再经过驱动模块LM298进行电流放大来控制风扇的转速。风扇测速模块的原理是风扇转动时通过红外线管产生脉冲，红外线发射管和接收管需要配对使用，在测速时分别安放在风扇两侧。风扇转动过程中，红外发射管和接收管之间区域将出现遮挡和相对，则接收管产生微弱的高低电平脉冲信号，再经过比较器LM393增强脉冲信号强度，便于控制器处理此信号。控制器内部对脉冲信号进行计时和计数，计算出在一定时间内风扇转动的次数，再依据风扇的扇叶数量计算出风扇的转速。该方法对红外发射和接收管安装位置要求严格，且需要额外的温度信息采集模块。

图1 控制器输出PWM控制原理图

1.3 数字式风扇控制器

TC652 是MICROCHIP 公司研发的产品，一种具有温度传感器、风扇故障检测及超温报警的数字式风扇控制器。该控制器解决了过去将温度传感器安装在器件上或散热器上而测不准的问题。其内部主要包括温度传感器、A/D转换器、温度设定及微调电路、占空比逻辑控制电路、比较器和风扇检测逻辑电路等。温度信号经过A/D转换后获得的温度数据存储到内部寄存器中。该寄存器有一个预先定义好的起点温度，还有6个初始温度(tL、t1、t2、t3、t4、tH)，t1-t4被平均分布在所规定的控温范围内(tL-tH)内，TC652输出的PWM的占空比调节范围为40%-100%。