风扇自动控制——高速芯片冷却技术的趋势

冷却风扇是大功率芯片(如CPU、FPGA和GPU)和系统的温度管理中的重要部分。不幸的是,使用它们有时会带来令使用者讨厌的音频噪声。通过测量温度并相应地调节风扇速度,在温度较低时可最大限度降低风扇速度和噪声水平。但是在最坏情况下为防止芯片损坏,提高速度,需要自动控制冷却风扇速度,促使高速芯片冷却。本文讨论了自动控制冷却风扇速度的两种技术。     

双PWM风扇速度控制器MAX6615/6616

用冷却风扇散热是电子产品中常用的散热措施。根据发热功率器件的温度,往风扇速度控制器输出的PWM信号来驱动风扇,以实现器件温度高时风扇转速高,使快速冷却;器件温度下降时,风扇转速随之也降低;若器件的温度降到设定的阈值温度以下时,风扇停转。这种PWM风扇速度控制器使风扇运行时噪声最小、节能、并能延长风扇的寿命,是一种较完善的散热措施。     

系统过热保护电路

图1所示的双芯片电路可提供风扇控制信号和过热告警与关闭信号,以防止系统过热。该电路监测印制电路板的温度和带有片上感温晶体管的CPU、FPGA或另外IC的芯片温度。IC_1是温度检测器,又是额定工作电流为250mA的冷却风扇的驱动器。温度很低时,冷却风扇关闭,使噪声和风扇磨损最小。当系统温度上升到45℃以上时,IC_1内的由出厂时就编好程的温度比较器会使风扇驱动引脚FAN OUT起作用,将风扇的较低电压     

冷却技术中的降噪处理

对电子产品设计人员来说,外围部件或风扇发出的噪声是一个必须解决的大问题。有几种方法可以降低甚至消除冷却过程产生的噪声。 在轴流风扇中,空气在框架支柱之间的流动是风扇的最大噪声源,为抵消噪声,支柱几乎全部位于风扇的排气端。     

温控风扇可降低噪声

冷却风扇有助于防止计算机、仪器和其他设备过热，但是，它们还能产生造成用户疲劳感的噪声。一种同时对付热和噪声的方法就是在系统温度很低时使风扇低速运行，并且只有在温度超过预定阈值时才增大风扇速度。这就把风扇的速度和噪声限制到确保合适冷却所需的最低程度。本文所描述的电路只需要３个ＩＣ就可在温度超过容易调节的跳闸点时才平滑地提高风扇速度。此外，该电路还可做得非常小巧，因为两个ＩＣ都采用小型ＳＯＴ－２３封装。低压降稳压器ＩＣＩ向风扇和温度传感器ＩＣ２供电（参见附图）。ＩＣ２电源脚上的电压等于：Ｖ１＝１．２…     

PC机冷却风扇控制电路

很多的PC机都装有一个冷却用的风扇,以保证机内温度的上升不超过规定极限。遗憾的是,在很多PC机中,风扇的噪声越来越变得令人烦躁。由于风扇大部分时间用来冷却PC机更加必要,显然,必须使风扇的速度由环境温度来决定。这就是提出这种电路的目的所在。用分立元件设计的这种电路,其意图是为了控制12V的风扇,使风扇流出的电流不超过20omAO 为了保证风扇在     

神龙富康系列轿车空调系统(下)

<正> 2.冷却风扇控制电路冷却风扇包括空调冷凝器散热冷却风扇和发动机水箱散热冷却风扇。这两个冷却风扇(即左和右冷却风扇电动机)受空调电控单元 ECU 的控制,其控制过程如下:(1)水温传感器感受温度高于92℃～97℃。此时空调电控单元 ECU 的1脚与8脚间被控接通,等效于将冷却风扇控制继电器1线圈下端接地,使该继电器得电吸合,其常开触点闭合,使两只冷却风扇电动机(左和右)串联通电后低速运转,对发动机     

风扇可靠性及冷却性能对电子机箱可靠性的影响

本文推导了一种易于处理的预计模型，该模型用于预计通过有一定失效率的风扇进行冷却的电子机箱的失效率，该模型考虑在电子线路失效之前的两种状态；１）电子机箱在风扇运行时产生的温度下工作；２）电子机箱在风扇失效时产生的温度下工作，风扇失效本身不构成机箱的失效，这种模型应用在冷却风扇下能有效监控的地方，且风扇的失效仅在对机箱内失效的电子元件进行修理的过程中才能发现，即该模型考虑了以下事实：风扇失效后，电子线     

MSP430微控制器系列讲座(十二) 数字风扇控制系统的设计

<正> 本文主要描述如何利用 MSP430系列微控制器实现数宇风扇控制系统的设计。1.概述风扇常用于驱散系统中产生的热量,典型地应用于电源系统或网络服务器中。一般简单的风扇冷却系统冷却风扇会一直在全速状态下连续运转,这样会消耗系统大量的能量并增加系统噪声。如果散热风扇的转速可以根据系统的工作温度进行实时调节,即会大大提高系统的效率,     

微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析

随着探测技术的飞速发展,红外探测器获得了越来越广泛的应用.对一种快速启动的微型红外探测器内部结构进行了数值模拟和传热计算.模拟结果表明:接触热阻对探测器组件冷却过程和时间的影响显著,通过调整接触热阻的大小,探测器芯片冷却到90 K所用的时间在4~10 s之间变动.初始环境温度和光阑表面发射率对芯片的冷却效果影响不大.节流冷头温度的变化对探测器组件冷却影响较大,当节流冷头温度下降较慢时,其对芯片启动时间影响较大.在实验过程中可以通过优化接触热阻和节流冷头这两个因素来提高探测器组件冷却效果,从而达到更高的要求.     

散热风扇控制器集成电路(下)

<正> 数字式风扇控制器 由模拟式风扇控制器转变成数字风扇控制器并非仅增加了一个A/D变换器,将模拟温度电压转换成相应的数字量,而是改变了控制风扇的方式。模拟风扇控制器是开/关式控制,而数字式风扇控制器是脉冲宽度调制(PWM)控制,它有更好的控制精度。它根据发热功率器件的温度采用不同的风扇速度来冷却,这不仅可减小风扇噪声、节省电能、延长风扇寿命,并可提高系统温度控制精度。另外,为了更好地提高系统控制精度,采用带测速反馈的风扇电机(能输出与风扇转速成比例的脉冲信号)实现闭环控制,可更好地提高控     

真空气淬工艺研究及设备的研制

介绍了真空气淬炉的技术指标、机械结构、控制系统和软件设计.为了满足工艺对设备的温度均匀性、冷却速度的特殊要求,对设备的强冷系统从冷却介质和冷却方式两方面采取措施,保证工件的冷却速度以及设备的加热温度均匀性满足工艺设计的要求.     

大面积处理芯片嵌入式微流体冷却技术

随着集成电路制程趋于极限,登纳德缩放定律逐步失效,芯片的功率密度逐渐提升,尤其是在5G、物联网以及高性能计算快速发展的驱动下,单芯片面积也在增大,热耗散问题日趋严重,传统的冷却方式已无法保证芯片的可靠工作.将热沉制备在芯片内部可以避免封装材料的导热热阻和多层界面热阻,提升冷却性能和冷却效率.学术界针对芯片的嵌入式微流体冷却开展了大量卓有成效的研究和探索,不断提出新型通道结构设计方案,包括平行长直通道、歧管通道、射流通道等.旨在于优化泵功和热阻,在小压降下实现高效冷却.然而,随着芯片面积的增大,在限域空间实现高效冷却将更加困难,工艺难度和制造成本限制了嵌入式液冷的大规模商业化使用,目前在实际IC芯片内演示的冷却方案验证了嵌入式冷却的性能,但复杂度高,兼容性差,冷却性能有待进一步提升.尤其是在3D封装架构下,需要提出兼容小型化、高密度封装的通道结构,通过协同设计,在保证电学互连的前提下实现层间冷却.在优化通道结构设计的同时,还需要简化工艺,降低成本,提升嵌入式微流体冷却的工艺可靠性和长期工作可靠性,才能推进嵌入式微流体冷却技术的实际应用.     

冷却风扇控制器MAX6685

<正> 采用风扇对大功率器件或模块进行散热、冷却是电子设备常用的冷却措施。一些简单的电子设备没有风扇控制器电路,往往是设备电源一打开,冷却风扇即全速运行,不管功率器件是否带负载,也不管是轻负载还是重负载,一直要到设备关电源时风扇才停止工作。这样虽电路简单,但风扇耗电大、噪声大,也影响电扇的寿命。另一个缺点是万一风扇有故障(如内部绕组短路、转子卡死),则有可能使大功率器件温升过高而损坏。MAXAM 公司推出的冷却风扇控制器 MAX6685可以检测大功率器件的温度,在超过设定的阈值温度时,风扇开始工作;另外,风扇控制器内部有一个设定的高温阈值温度(120℃或125℃),若风扇有故障,功率器件的温度上升超过高温阈值,风扇控制器输出高温超差信号,此信号可以用于报警、切断大功率器件电源,以保证电路或系统的安全。特点及应用MAX6685是一种可检测 PN 结温度传感器的温度及有两个温度阈值的双温控开关。低温阈值温度可由用户设     

冷却风扇控制器MAX6670

<正> MAX6670是MAXIM公司推出的一种冷却风扇控制器集成电路。它用来控制冷却风扇,使耗散功率大的器件、模块冷却、散热,保证安全可靠地工作。它适用于各种计算机、网络设备、通信设备、电源系统及仪器设备等。器件主要特点为:内部集成了能驱动冷却风扇的功率MOSFET;由工厂在器件内部设     

汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统软硬件设计及效果测试

本文在汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统的设计过程中,首先探讨了电动冷却风扇的控制需求和策略,然后在此基础上进行了电动风扇控制单元硬件和软件设计,并成功开发出汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统。这套系统采用分体式控制,使得维修简单,性能可靠,并且测试结果显示该系统能够保证发动机热平衡,并且经济性和NVH性能尤为突出,充分表明了采用的方法和开发的系统是有效可行的。     

芯片冷却中热电制冷器性能的实验研究

设计了电子芯片冷却实验装置,对热电制冷器在电子芯片冷却中的冷却效果和制冷性能进行了研究。实验结果表明,不仅热电制冷片热端冷却水流量是影响冷却效果的重要因素,而且热电电流和芯片功率与热电冷却性能也有着密切的关系。实验结果对热电冷却器的最佳冷却性能的确定具有一定的参考意义。     

具有I2C/SMBus接口的风扇控制器

MAX6650/MAX6651是一种新型的风扇控制器，它使用I^2C/SMBus接口能调节监视内嵌转速计的5VDC/12VDC无刷风扇的速度，具有节约功耗，延长风扇寿命和降低噪声等优点，文中介绍该芯片的特点，原理功能和使用的注意事项。     

高亮度、低功耗液晶电视

三星电子开发了LED新光学透镜技术(又称Xmitter),此技术用到液晶电视的背光源,可得到高亮度、宽色域、低功耗液晶电视。一般102cm(40in)液晶电视LED背光源需用350个LED芯片、带冷却风扇、背光板厚度为100mm、电功耗为380W;采用Xmitter技术后,同等尺寸液晶电视LED背光源下仅用200个LED芯片、不需冷却风扇、背光板厚度为40mm、电功耗为185W,其性能得到很大改善。高亮度、低功耗液晶电视     

Microchip Technology率先推出带热敏电阻器输入的风扇管理器

ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ推出了业内首个单、双ＳＭＢｕｓ风扇速度控制器 ,扩大了其ＴＣ6ｘｘ风扇管理器产品系列。该风扇速度控制器能发现风扇问题及温度是否过热 ,十分适用于下一代风扇速度控制和风扇监控的应用。型号为ＴＣ6 5 4、ＴＣ6 5 5、ＴＣ6 6 4和ＴＣ6 6 5的风扇管理器可根据温度调整风扇速度 ,而不像以往风扇以最大速度不断运转。此功能还可减少噪声 ,延长风扇寿命。风扇速度可通过一个远程的热敏电阻器输出或通过基于ＳＭＢｕｓ通信的指令来编程控制。这种双重操作功能提高了设计灵活和系统冗余性。该器件系列…