Управление на вентилатора в UMZCH

Най-готиното устройство за охлаждане на усилвателя!

Има три режима:

Понастоящем изходната мощност на усилвателите и приемниците достига стотици ватове, а броят на каналите е пет до седем. Това води до значително отделяне на топлина от изходните етапи; следователно активното охлаждане на усилвателните устройства става все по-популярно. Духането на радиатори с вентилатори отдавна се е превърнало в норма в професионалното оборудване, но за домакинските уреди има и редица недостатъци:

повишено ниво на шум по време на паузи и при ниска сила на звука;
прашни радиатори и устройството като цяло, което води до влошаване на преноса на топлина;
Праховете на самия вентилатор ускоряват износването му и намаляват експлоатационния му живот, а повредата на вентилатора води до повреда на усилвателя поради прегряване.

Следователно, следното решение изглежда оптимално: пасивното охлаждане трябва да е достатъчно, за да може усилвателят да работи на празен ход и при малък обем, когато нагряването на изходните транзистори (работещи в клас AB или B) е ниско. С допълнително увеличаване на изходната мощност, вентилаторът се включва. Предимствата тук са очевидни: няма излишен шум, запрашеността на усилвателя намалява, ресурсът на вентилатора се увеличава, усилвателят не се поврежда, ако вентилаторът се повреди (при празен ход и при ниска сила на звука).

Най-добрият вариант е да използвате температурен сензор и да управлявате вентилатора директно от температурата на радиатора на изходните транзистори. В този случай охлаждането се извършва точно когато е необходимо, независимо от причините, причинили прегряването. В допълнение, информация за прегряване, взета от температурния сензор, може да се използва за управление на системата за остатъчен ток ("спасяване на човешки живот" на усилвателя) и съответната индикация.

Предложеното устройство за управление на охлаждащия вентилатор на оборудването е с опростен дизайн, не съдържа оскъдни части и не изисква захранване, като същевременно осигурява интелигентно многостепенно охлаждане. Принципът на неговото действие е илюстриран на фигура 1.

При ниско разсейване на мощността напрежението във вентилатора е нула. С увеличаване на мощността температурата на радиатора се повишава и когато достигне 40 градуса, вентилаторът се включва. Напрежението върху него е 6 волта, скоростта на въртене е ниска и вентилаторът не издава шум. Ефективността на охлаждане обаче се увеличава значително. С мощност от около 9 ... 12 W, ефективността на активното охлаждане е толкова висока, че след една или две минути температурата пада под 35 градуса, което кара вентилатора да се изключи. Системата специално предвижда хистерезис от 5 ... 7 градуса, за да се намали честотата на включване и изключване на вентилатора и обхватът на мощността, когато се появи такова управление с "широчина на импулса", особено ако температурният сензор не е разположени правилно. Започвайки с мощност 12 ... 15 W, вентилаторът работи непрекъснато (поради наличието на хистерезис), докато температурата на радиатора е по-ниска, отколкото при мощност 8 ... 9 W.

Фиг. 1

Този "безшумен" режим на работа се поддържа до стойност на мощността от 40 W, когато температурата на радиатора се повиши до 50 градуса. С по-нататъшно увеличаване на разсейването на мощността, напрежението на вентилатора започва да се покачва плавно и ефективността на охлаждане се увеличава още повече. В резултат на това в диапазона на мощността от 40 ... 70 W температурата се променя от 50 до около 53 градуса. Шумът на вентилатора също се увеличава, но тази ситуация съответства на усилвателя, работещ при висока сила на звука, и шумът на вентилатора не се забелязва на фона на силен звук. Освен това повечето от вентилаторите започват да „издават силен шум“ при захранващо напрежение над 9 волта, което съответства на разсейване на мощността от около 60 вата. При температури над 55 градуса напрежението на вентилатора е максимално и охлаждането се извършва най-интензивно, нивото на шума е незначително - говорим за поддържане на работата на усилвателя.

Пунктираните линии на графиката показват как температурата би се променила, ако не беше включен следващият етап на охлаждане. Ако приемем максимално допустимата температура на радиатора да бъде 60 градуса, то при естествено охлаждане максималното разсейване на мощността ще бъде 20 W, а при нискоскоростно активно охлаждане - 65 W. При непрекъсната работа на вентилатора могат да се получат същите максимални 90 ... 95 W, но това би било придружено от значителен шум при ниска сила на звука, докато в предложеното устройство изобщо няма шум до стойност на мощността от около 40 ... 50 W и незначително до 55 ... 60 W.

Графиката на фиг. 1 е получена върху модел на устройството, използвайки радиатор с площ 200 cm2 и вентилатор с размер 60x60 mm. Стойностите на температурите за включване на етапите на охлаждане са избрани съвсем произволно.

Диаграмата на устройството е показана на фигура 2. Като термодатчик се използва термистор с отрицателен TCS (термистор) R1, който заедно с резистор R2 образува делител на напрежението. Напрежението от делителя - пропорционално на температурата - се подава към спусъка на Schmitt на транзистори VT1, VT2. Когато входното напрежение се повиши, спусъкът се включва, докато полевият транзистор VT3 (затворен в начално състояние) се отваря и подава напрежение към двигателя на вентилатора M1. Тъй като мощен Zener диод VD1 е свързан последователно с двигателя, напрежението на вентилатора е по-малко от захранващото напрежение от размера на стабилизационното напрежение на Zener диода. Вентилаторът работи с ниска скорост. С по-нататъшно повишаване на температурата напрежението на разделителя също се увеличава и при определена негова стойност транзисторът VT4 се отваря. Този транзистор шунтира веригата VT3-VD1 и напрежението на вентилатора се повишава. Тъй като като VT4 се използва "вертикален" транзистор, обхватът на входното напрежение, при който VT4 преминава от затворено състояние в отворено състояние, е малък и увеличаването на скоростта на вентилатора до максимум се случва с леко изменение на температурата.