??? 摘 要： 風冷形式是多數大功率電源" title="大功率電源">大功率電源采用的冷卻方式，而風冷形式的關鍵器件就是風機。介紹了利用控制芯片MC34063A實現風機的溫度控制，從而達到增加風機壽命的目的。
??? 關鍵詞： 溫控? 溫度傳感器? 反饋? 過壓保護? 欠壓保護
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??? 在大功率電源研制過程中，必須解決其功率器件" title="功率器件">功率器件的散熱問題，例如可控硅模塊，一般采用散熱器自然冷卻方式和風冷方式。散熱條件的好壞直接影響到功率器件的運行正常與否，也就影響到電源的運行質量。因此，在風冷情況下，風機的正常運轉是保證功率器件正常散熱乃至電源正常運行的不可缺少的條件。風機的轉速愈快，排風量愈大，散熱的效果就愈明顯。實踐中，多采用無炭刷直流風機。不管風機的軸承是滾珠軸承、含油軸承還是特殊合金軸承，只要風機運轉，軸承就會有磨損。風機運轉速度愈快，時間愈長，磨損就愈嚴重，壽命就愈短。為了保證風機正常運轉，盡可能延長風機的使用壽命，筆者研制了溫控風機電源。
1 電源電路基本原理
??? 電路中采用的風機為無炭刷直流風機AD1212HB-F51，額定電壓為+12V。當風機電源為+12V時，風機全速運轉。當風機供電電壓" title="供電電壓">供電電壓在+6V～+12V之間時，風機可正常運轉，轉速約1000轉/分鐘到2 500轉/分鐘。供電電壓愈高，轉速愈快。該電源的設計基于這樣的思想：輸出的直流電壓隨可控硅模塊散熱器溫度（可近似于可控硅模塊溫度）的變化而變化。溫度高，則輸出電壓" title="輸出電壓">輸出電壓高；溫度低，則輸出電壓低。必須保證的是其輸出電壓必須在+6V～+12V范圍內。
??? 電路采用BUCK型DC-DC變換器設計，控制芯片為MC34063A。電路的基本工作原理如圖1所示。
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??? 輸入電壓為+25V，由于風機額定電流為0.5A，采用外接P型MOSFET作為功率開關管。輸出電壓經R1、R2分壓，A點為輸出電壓反饋" title="電壓反饋">電壓反饋點，反饋電壓與內部參考電壓1.25V進行比較放大，控制開關管VT1的開通與關斷時間，形成一個輸出電壓的閉環控制。對于固定的輸出電壓，R1/R2為固定的比值，則
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??? 而電路中的Rsc、CT、L和C3則由(2)、(3)、(4)、(5)和(6)式決定。
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??? 要實現輸出電壓由溫度控制的目的，需將溫度傳感電路加入電壓反饋電路。電路中采用的溫度傳感器為高精度負溫度系數(NTC)熱敏電阻芯片，型號為CWF54A2，R25=10kΩ±1%，B25/85℃=3950K±2%，其R—T阻溫特性如表1所示。
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??? 將溫度傳感器加入電壓反饋后的電路如圖2所示，其中RT為熱敏電阻芯片，其阻值隨溫度的變化而變化。由于串聯在電壓反饋電路中，從而引起輸出電壓反饋端A點電位的變化，最終引起輸出電壓的改變，這就是溫控風機電源的基本原理。在圖2中，VD2起保護開關管VT1的作用；VD3的作用是防止輸出電壓過大，當輸出電壓大于12.2V時，VD3擊穿，反饋點A的電位發生變化，從而引起輸出電壓的變化，達到過壓保護的目的；VD4的作用是防止輸出電壓過低，當輸出電壓小于6.5V時，VD4不能被擊穿，反饋點A的電位較低，使功率開關增加開通時間，直到輸出電壓增加到大于6.5V為止，起到欠壓保護的作用；R4的作用是防止溫度傳感芯片接點短路，當接點TH(1)、TH(2)短路時，輸出電壓達到最大；R3、R5起輸出電壓分壓調整的作用，使得電路在正常使用范圍時，輸出電壓與溫度基本成線性關系。實際使用的環境是10℃～60℃，當可控硅的溫度低于10℃時，電源的輸出電壓必須大于6V；當可控硅的溫度高于60℃時，電源的輸出電壓為12.2V。電源的輸出電壓為風機供電電壓和風機上檢測電阻的電壓之和。表2是該電源實際使用時輸出電壓與溫度的關系。
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??? 當溫度高于60℃時，輸出電壓達到最大，風機上的電壓為11.95V。
2 風機檢測電路原理
??? 在設計大功率電源系統時，考慮了功率器件的最大散熱量而選取了適當的散熱器和適當排風量的風扇。盡管還考慮了極限情況（70℃）而加裝了溫度繼電器來通知監控系統關電，但檢測風機運轉正常與否也是必不可少的環節,可利用直流風機運轉時產生的脈沖進行檢測。將風機檢測電阻R6串聯在風機供電電路中，檢測R6上的電平變化就可檢測到風機的運轉情況。R6須選得適當，太大則增大電路的損耗，太小則不易檢測到。
??? 風機檢測電路由脈沖采集、電平轉換、脈沖放大、脈沖倍壓整流和電平比較等部分組成，如圖3所示。當風扇運轉時，R6上的脈沖經C6耦合后，疊加在電源中間電平6V上進行放大（采用單電源）。放大后的脈沖經C7耦合并由VD5、VD6和C8倍壓整流濾波后，得一電平與+3V參考電平進行比較。若風機運轉，則V2≥4V，V3為低電平；若風機不運轉，則V2=0，V3為高電平。由此可檢測到風機是否運轉。
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??? 本文提出了一種基于溫度變化而使輸出電壓變化的智能風機電源，并輔以風機檢測電路，可延長風機壽命，確保風機長時間正常運行，為大功率電源功率器件的正常散熱提供了可靠的保證，從而為大功率電源的正常運行提供了一定的條件。
參考文獻
[1] 張占松, 蔡宣三. 開關電源的原理與設計.北京：電子工業出版社,1999.
[2] ?MC34063A,Step-Up/ down/ inverting switching regulators. ??http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063A-D.PDF，2000.