肖诗达，骆训卫，俱强伟

（同方电子科技有限公司，江西 九江 332002）

0 引 言

风扇控制器是由控制风扇转停的电路等元器件构成，其核心是通信电源内部温度采样电路、风扇转停控制电路等。控制电路根据两档温度分别控制两个散热风扇的转停，控制器所用器件价格低廉、工作可靠，能避免通信电源开机时风扇一直转以及不必要的功耗与噪声的产生，从而减小了电源的启动电流，降低整机功耗，提高了整机效率。

传统散热方式常采用风扇直接与电源连接，不受温度控制，即电风扇接通电源后一直转，会有不必要的功耗和噪声产生；现在的散热方式还包括采用温度传感器与微机程序实现对风扇进行温控，但这种方式需要提供3.3 V/5 V的微机工作电源、温度传感器和微机等成本昂贵的元器件。本文采用纯硬件电路控制散热风扇转停，即通过温度继电器来控制PMOS管通断，实现对散热风扇转停的控制。该风扇控制器还具有工作稳定、可靠、温控性能好等优点。

1 风扇控制电路结构

图1为散热风扇智能控制电路的结构框图。在风扇智能控制电路中，主要包含温度继电器、PMOS管、阻容、输出48 V的通信电源等器件。温度继电器使用常闭温度继电器，当检测到通信电源内部温度达到继电器开路温度时，温度继电器由常闭变化为开路，使PMOS管门极G极拉低而导通，从而使通信电源与散热风扇导通，散热风扇开始转动，起到换气降温功能，让通信电源内部温度下降；当检测到通信电源内部温度达到继电器的常闭温度时，该风扇控制电路中PMOS管断开，散热风扇停止转动，起到减少功耗和降低噪音功能。

图1 风扇智能控制电路结构

2 风扇智能控制电路设计

2.1 设计条件

通信电源输出电压：直流48 V；风扇工作电压：直流48 V；温度继电器档位：40 ℃、60℃。

工作方式：温度为0～40 ℃时，两个风扇静止均不转；温度为40～60 ℃时，1号风扇转，2号风扇不转；温度大于60 ℃时，两风扇均转动；温度从60 ℃降低为40 ℃时，1号风扇转动，2号风扇不转动。风扇智能控制电路工作流程如图2所示。

图2 风扇智能控制电路工作流程

2.2 设计过程

2.2.1 风扇控制电路设计

风扇控制电路原理如图3所示，当通信电源内部温度低于40 ℃时，K、K常闭，三极管V、V基极电压拉低截止，PMOS管V、V门极拉高不导通，散热风扇1、2均静止不动；当通信电源内部温度介于40～60 ℃范围内时，K由常闭变为开路，V基极电压拉高导通，V门极拉低导通，散热风扇1开始转动，散热风扇2静止不动；当通信电源内部温度大于60 ℃时，K由常闭变为开路，V基极电压拉高导通，V门极拉低导通，散热风扇2开始转动，散热风扇1仍在转动；当温度降为41～60 ℃范围内时散热风扇1、2依旧在转；当温度降为K的开路温度40 ℃及以下、K的开路温度在25 ℃及以上范围内时，K开路变为常闭，散热风扇2停止转动，散热风扇1仍在转动；当温度降为K的恢复温度25 ℃及以下时，散热风扇1、2均静止不动，从而起到智能降温作用。

图3 风扇智能控制电路

2.2.2 风扇控制电路仿真

风扇控制电路Saber仿真电路如图4所示，图中v_pulse模拟图3中的温度继电器K、K，因此图3中的、在图4中均断开；图3中的风扇在图4中用685 Ω电阻替代。图4中网络点K、K表示温度继电器对地的电压；I_v2和I_v4为三极管导通时发射极的电流。三极管饱和导通时I_v2和I_v4均不为零，此时PMOS管断开；三极管断开时I_v2和I_v4均为零，此时PMOS管导通，从而实现对散热风扇转停的控制。

图4 风扇控制电路Saber仿真电路

2.2.3 风扇控制电路仿真波形分析

风扇控制电路仿真波形如图5所示，图中“@48V”是通信电源输出电压波形，k是模拟温度继电器1对地电压波形，k是模拟温度继电器2对地电压波形，I_fan1是模拟通过散热风扇1的电流波形，I_fan2是模拟通过散热风扇2的电流波形。图中横轴表示时间，纵轴表示幅值（电压值/电流值）。在0 s时刻，通信电源内部温度刚达到40 ℃，40 ℃的常闭温度继电器1变为开路，K对地输出高电平，散热风扇1开始转动。在1 s时刻，通信电源内部温度继续上升达到60 ℃，60 ℃的常闭温度继电器2变为开路，K对地输出高电平，散热风扇2开始转动。在2 s时刻，通信电源内部温度下降到25 ℃，达到了两个常闭温度继电器闭合温度，因此常闭温度继电器均由开路又变为闭合，K、K对地输出低电平，散热风扇均停止转动。当通信电源内部温度再次达到40 ℃或者60 ℃时，会再次循环出现与图5中0～3 s范围内相同的波形。

图5 风扇控制电路仿真波形

3 风扇控制电路测试验证

为了验证风扇智能散热控制电路的功能，利用Altium Designer Release 10软件制作PCB板，在PCB板上焊接元器件，制作出带元器件的PCB板。在PCB板输入侧加48 V电源，常温25 ℃时，散热风扇1和散热风扇2均不转动；然后加电开通热风枪模拟通信电源内部温度，并用万用表测量PCB上两温度继电器的温度，如图6所示，当万用表指示40 ℃时，可以发现散热风扇1开始转动。

图6 散热风扇1开始转动图

当热风枪继续对两温度继电器吹，如图7所示，通过万用表读到60 ℃时，散热风扇2也开始转动。然后将热风枪断电，撤走热风枪，如图8所示，通过万用表可以看到两温度继电器的温度逐渐下降，当温度降至25 ℃时，散热风扇1和散热风扇2均停止转动。

图7 散热风扇2开始转动图

图8 散热风扇1和散热风扇2停转图

4 结 语

本文首先阐述风扇控制电路设计原理；根据通信电源内部温度的变化，触发两个不同温度继电器通断状态，给出了控制电路工作流程。然后在Saber仿真软件中搭建该控制电路并仿真，通过仿真波形分析了通信电源内部温度不同时对应的两个温度继电器状态和两个散热风扇的转停状态。最后还通过热风枪对温度继电器加热来模拟通信电源内部温度，对该智能控制电路PCB板加电调试，观察温度继电器在不同温度时对应的散热风扇的转停状态。

散热风扇智能控制电路不仅可以用在通信电源中，还可以用在其他电子产品中，用来实现电子产品散热功能。该控制电路元器件成本低廉、电路结构简单，控制电路的48 V还可以改为24 V、12 V、5 V、3.3 V等常用直流电源；同时仅需更换散热风扇的规格就能减少该电路单独直流源的供应。通过加电测试验证，表明了该电路具有工作稳定可靠、功耗低、智能散热等优点。