投影仪、大功率电源、数据通讯交换机和路由器等设备的散热是一个值得考虑的问题。这些应用功耗极大，使设计人员在设计时要用风扇来冷却电子元件。如果吹向元器件的气流等于或小于每分钟六到七立方英尺(CFM)即可满足冷却要求，那么直流无刷风扇将是一个不错的选择。
利用分立方案、带微处理器的电路或独立风扇控制器集成电路(IC)均可驱动和控制直流无刷风扇的转速。分立方案具有很强的定制性，缺乏通用性。尽管这是一种成本低廉的方案，但用它来实现一些“智能”特性(如预测风扇故障或拒绝风扇故障假警报等)，则颇有难度。另外，随着功能的增加，这种系统的硬件故障排除工作量将变得非常巨大。
如果应用中有多个风扇，则基于单片机的系统是最佳电路方案。借助这一单芯片方案和为数不多的外部元件，即可经济地对各种环境下的所有风扇及温度进行控制。分立方案难以实现的“智能”特性用单片机方案可轻松实现。各种风扇的温度阈值的设置和风扇的检测均可用单片机固件来进行。但系统远比控制一个风扇来得复杂，因此固件的开销和调试将成为一个问题。
对于单一风扇的电路，独立风扇控制器IC是最佳选择。独立IC具备故障检测电路，当风扇出现故障时会通知系统，从而切断系统的耗电部分。独立IC的风扇故障检测电路能够抗干扰，可确保将假警报滤除。采用NTC热敏电阻或片上的内部温度传感器，即可将这种电路用于远程温度传感，具有很好的经济性。这种电路的另一个优点在于可检测双线风扇的故障，双线风扇比三线风扇更加便宜。
如果不考虑所采用的电路类型，当风扇的位置确定下来后，应对三个主要的设计问题加以考虑，分别为：风扇的激励、温度监测以及风扇噪声。
图1所示为利用独立IC驱动双线风扇的电路。此电路中，TC647B的作用是根据NTC热敏电阻上传感的温度改变风扇的转速。TC647B还可检测风扇运行，并显示风扇何时发生了故障。
无刷直流风扇的转速可通过两种方法控制，即线性改变风扇电压或对电压进行脉宽调制(PWM)。图1中，TC647B利用PWM波形驱动晶体管Q1的基极，进而驱动风扇电压。改变PWM波形的脉宽可提高/降低风扇转速。利用脉宽调制法控制风扇的转速，效率比线性调整法高。
图2给出了工作于PWM模式下时，RSENSE两端和SENSE引脚上的电压。检测电阻上的电压既有直流成分，又有交流成分。交流电压是由风扇电机绕组上电流换相产生的。RSENSE上的瞬时电压通过CSENSE耦合到TC647B的SENSE引脚。这样就除去了检测电阻上电压的直流成分。SENSE引脚上接有一个10KΩ的内部接地电阻，该引脚可检测电压脉冲，并将风扇的运行情况传送给TC647B。如果SENSE引脚在一秒钟内未检测到脉冲，TC647B即显示出现了故障。 利用一种廉价的方案，如一只热敏电阻，即可方便地测量出温度。热敏电阻具有快速、小巧、输出范围宽等特点，且只需一个双线接口。其另一个优点在于，热敏电阻与TC647B的距离可以较远，从而使布局更加灵活。尽管热敏电阻不是线性的，但可在一个较小的温度范围内(±25oC)进行线性化处理，如图3所示。线性化处理和电平变化是利用标准的1%电阻实现的。
尽管分立电路或单片机方案均可实现对双线风扇的转速进行与温度成正比的控制和风扇故障检测，但设计者还应注意以下几点。TC647B是一枚开关模式双线无刷直流风扇转速控制器。脉宽调制(PWM)是用来控制与热敏电阻的温度相关的风扇转速的。风扇的最小转速可通过连接到VMIN的简单电阻分压器来设置。利用集成的起动定时器确保电机通电时能可靠起动、从关断模式恢复，或在瞬时故障后能自动重启风扇。
TC647B还采用了Microchip的FanSenseTM技术，提高了系统可靠性。一颗芯片就包含了所有上述特性，大大方便了设计者实现单风扇应用。
作者介绍
Bonnie C. Baker, Microchip Technology Inc.混合信号/模拟应用部经理
