TC652在電動車風扇控制技術的應用

2018-12-20 05:47

長江工程職業(yè)技術學院學報 2018年4期

(長江工程職業(yè)技術學院，武漢 430212)

0 引言

近年來，交通出行的機動化和小汽車大規(guī)?；瘞砹撕芏嗟某鞘薪煌▎栴}，如交通擁堵、停車難、尾氣污染和能源的短缺。電動車因舒適、便捷而逐漸成為消費者日常中短途出行的重要交通工具之一。然而電動車引起的火災也呈逐年上升趨勢，并造成重大人員傷亡和財產損失。據(jù)統(tǒng)計，我國80%以上的電動車火災發(fā)生在充電過程中，其中大部分火災原因在于充電器或電子元件過熱。目前大多數(shù)車主都將電動自行車停在車庫或樓梯間利用夜間時間充電。由于車庫和樓梯間相對封閉且灰塵較大，導致充電器的風扇轉速變慢甚至堵轉。在風扇故障時使用充電器是存在安全隱患的，如果充電器長時間在沒有風扇的環(huán)境下工作，充電器的壽命會嚴重縮短。試驗證明，一個被拆除風扇的充電器，20℃的環(huán)境下，在進行第12次充電試驗時，充電2 h發(fā)生爆炸，試驗電路連接的D20空氣開關動作，說明有短路現(xiàn)象發(fā)生，爆炸時充電器的內部溫度達到130℃[1]。因此探究電動車充電器風扇控制系統(tǒng)對安全充電具有一定的意義。

1 風扇控制技術研究

1.1 直接驅動

小功率風扇的驅動有兩種方式：三極管構成的驅動電路和專用驅動模塊。其中驅動模塊適用于多個電扇同時驅動的情況，三極管構成的驅動電路適合單個風扇。直接驅動風扇電路簡單，但不能實時依據(jù)環(huán)境溫度控制風扇的轉速，達到節(jié)能效果。

1.2 PWM控制

LM298與控制器可實現(xiàn)對風扇轉速的控制[4]。其原理如圖1所示，利用控制器收集風扇轉速信號、溫度信號輸出PWM信號，再經過驅動模塊LM298進行電流放大來控制風扇的轉速。風扇測速模塊的原理是風扇轉動時通過紅外線管產生脈沖，紅外線發(fā)射管和接收管需要配對使用，在測速時分別安放在風扇兩側。風扇轉動過程中，紅外發(fā)射管和接收管之間區(qū)域將出現(xiàn)遮擋和相對，則接收管產生微弱的高低電平脈沖信號，再經過比較器LM393增強脈沖信號強度，便于控制器處理此信號?？刂破鲀炔繉γ}沖信號進行計時和計數(shù)，計算出在一定時間內風扇轉動的次數(shù)，再依據(jù)風扇的扇葉數(shù)量計算出風扇的轉速。該方法對紅外發(fā)射和接收管安裝位置要求嚴格，且需要額外的溫度信息采集模塊。

圖1 控制器輸出PWM控制原理圖

1.3 數(shù)字式風扇控制器

TC652 是MICROCHIP 公司研發(fā)的產品，一種具有溫度傳感器、風扇故障檢測及超溫報警的數(shù)字式風扇控制器。該控制器解決了過去將溫度傳感器安裝在器件上或散熱器上而測不準的問題。其內部主要包括溫度傳感器、A/D轉換器、溫度設定及微調電路、占空比邏輯控制電路、比較器和風扇檢測邏輯電路等。溫度信號經過A/D轉換后獲得的溫度數(shù)據(jù)存儲到內部寄存器中。該寄存器有一個預先定義好的起點溫度，還有6個初始溫度(tL、t1、t2、t3、t4、tH)，t1-t4被平均分布在所規(guī)定的控溫范圍內(tL-tH)內，TC652輸出的PWM的占空比調節(jié)范圍為40%-100%。