FAN功能的认识

FAN 功能的認識與成本差異徐新仁擬訂作為一個業務員﹐首先要對我們公司的產品有個整體的了解﹐要知道有哪些規格的產品﹐在這里﹐結構尺寸規格我就不作說明了﹐我們首先談談FAN的整體性能。

何為FAN的整體性能﹖我們知道FAN主要是用來散熱的﹐散熱效果好﹐說明FAN的性能就優越﹐如果在這個基礎上再加上無不良故障﹐NOISE低﹐使用壽命長﹐那么這顆FAN的整體性能就很優越了。

FAN的整體性能用技朮詞匯來描述﹐就是風量風壓高﹐NOISE低﹐消耗功率小﹐使用壽命長。

使用壽命這個大家都能理解﹐就是耐用。

下面我們具體說說什么是風量﹐風壓﹐NOISE和消耗功率。

一﹕風量風量就是FAN在額定電壓下運轉﹐扇葉單位時間吸入的空氣量。

單位﹕M*3/MIN,簡稱CMM﹐還有另外一個換算單位CFM﹐1CMM=35.315CFM. 風量大﹐表示FAN吸入和排出的空氣量也多﹐相應的隨空氣帶走的熱量也多﹐散熱的效果就越好。

二﹕風壓風壓是指FAN在額定電壓下運轉﹐扇葉推動空氣的壓力。

單位﹕MMH2O﹐INH2O. 1INH2O=25.4MMH2O. 也有用PA作單位的﹐1PA=0.10197MMH2O. 風壓大﹐表示FAN 推動空氣走動的力量大﹐這樣會使空氣會更快地向外流動﹐從而加快散熱。

三﹕NOISE這里所說的NOISE是指單純的切風聲﹐即扇葉轉動時與空氣的摩擦聲。

完整來講NOISE除包括切風聲﹐還包括FAN運轉時其他的機械摩擦聲﹐比如軸承與軸心的摩擦﹐華司與軸承的摩擦。

對于產品來講﹐NOISE越小﹐環境越安靜。

四﹕消耗功率電子產品都有功耗﹐即都要消耗能源做功﹐將電能轉化為其他形式的能量﹐我們的DC FAN即是將電能轉化為風能。

大家都希望使用低能高效的電子產品﹐FAN 也不例外﹐大家知道計算功率的公式是P=UI ﹐在電壓是額定工作電壓的情況下﹐電流越小功耗越小。

如果單純地將電流﹐往往也降了性能。

現在我們的難點是如何在保証工作效果的前提下降低能耗﹐即想辦法保証風量風壓不減少的情況下降低產品電流。

解釋了FAN的整體性能﹐接著我們對電性部分作些解釋﹕一﹕額定工作電壓DC FAN﹕3.3V﹐5V﹐12V﹐24V﹐48V. 這几種電壓是我們FAN的標准工作電壓﹐除此之外﹐也有客戶特殊要求的﹐比如﹕7V﹐9V﹐20VAC FAN﹕110V AC﹐220V AC 這個我們現在是交給代理商在制作。

今年我們有排AC12025/AC12038 的案子﹐現在前期工作准備中。

標准電壓DC FAN的工作電壓范圍及啟動電壓值請見附件1...\..\..\各機種電壓範圍表.xls客戶對FAN的工作電壓及啟動電壓要求都可以此作為參考依據。

二﹕FAN 類型我們現有的DC FAN 類型主要有軸流（含靜翼）、斜流、BLOWER。

架構類型有S/B/C/F四種類型﹐類型和架構不同﹐使用場所和使用壽命也會有區別。

三﹕FAN的特殊功能1﹕帶保護（PROTECTION﹕AUTO SHUT DOWN AND AUTO RESTART）所謂帶保護﹐即指FAN在被LOCK的情況下﹐有自動斷電和重新啟動的功能。

測試時的情形為﹕在通電的情況下﹐用手LOCK扇葉﹐FAN保護系統啟動﹐電源電流跳變為0或趨于0﹐扇葉會完全停止動作﹐這一過程持續約3S左右時間后﹐FAN保護系統會有一個重新啟動達到動作﹐電源電流會從0突然向上跳變﹐這時LOCK扇葉的手會明顯感覺到扇葉有個向前沖的動作﹐時間約為0.4S﹐在這段時間內如果手放開扇葉﹐FAN就會運轉下去﹐如果手仍然LOCK扇葉不放﹐則沖擊時間過后﹐FAN又會斷電重復以上動作。

其作用是﹕第一﹐保証FAN在受外力被LOCK的情況下﹐不至于使流過馬達的電流始終維持在一個高水位上﹐導致馬達發熱過多﹐溫度過高而燒毀。

第二﹐當FAN LOCK的外力消除后﹐FAN仍能自行啟動。

2﹕RD性號（ROTARY DETECTION）RD是FAN的保護IC輸出的一個反映FAN運行或被LOCK的性號﹐它有高低電位之分﹐這由保護IC自身的電路決定。

我們FAN現在RD性號的反映是﹕FAN正常運行﹐RD輸出低電位﹐FAN通電后被LOCK﹐RD輸出高電位。

我們可以用示波器來直觀地觀察RD性號的高低電位變化﹐也可以用電壓表直接讀取RD性號的電壓。

RD的作用是﹕報警裝置。

當FAN被LOCK時﹐輸出一個高電平或低電平到報警裝置﹐如指示燈或蜂鳴器﹐讓指示燈點亮或使蜂鳴器發聲﹐發出FAN已經被LOCK 的警告。

3﹕FG性號（FREQUENCY GENERATOR）FG是反映FAN運行快慢的一個性號﹐通過它可以得知FAN的轉速是多少。

用示波器測試FG性號﹐可以看到占空比為50%的一組方波﹐如下圖所示﹕FAN每運轉一圈會產生兩個PULSES ﹐上圖示中T表示FAN運轉一圈的時間。

4﹕溫控所謂溫控是指FAN能夠隨著環境溫度的變化轉速發生相應的變化﹐一般是環境溫度越高﹐FAN轉速越高。

現階段我們主要是通過使用熱敏電阻來達到這一目的﹐熱敏電阻有正溫度系數和負溫度系數之分﹐正溫度系數熱敏電阻的特性是﹐溫度越高其內阻越大﹐負溫度系數熱敏電阻剛好相反。

我們FAN使用的是負溫度系數熱敏電阻﹐利用其溫度越高內阻越小的特點﹐可以做到在馬達溫度越高時﹐馬達的電子驅動DUTY CYCLE 會逐漸增大﹐平均電壓升高﹐從而增大流經馬達的電流﹐達到提升FAN轉速的目的。

現階段我們的FAN都能做到帶溫控方式﹐控制轉速的溫度點如果是兩點我們通常取25℃和45℃﹐如果是單點我們則取45℃﹐通常45℃對應的是FAN額定轉速。

5﹕防水和防潮防水和防潮是指FAN在環境相對濕度很大甚至有積水的環境中能夠正常運轉﹐并且壽命有保障。

比如說在洗衣機或電冰箱里工作的FAN就要求有防水和防潮的功能。

大家都知道﹐潮濕和有水的環境容易造成馬達生鏽﹐電子零件被氧化﹐甚至短路。

這就要求我們對這些部件加以保護﹐使其與水汽和水相隔離﹐我們采取的方法是對整個馬達部分浸凡立水或防水膠﹐使整個馬達的表面都覆上一層膠膜﹐從而隔離水與水汽保護了馬達。

因防水膠的種類和浸膠方式不同﹐我們又把防水等級分為4等﹐浸凡立水為一等﹐浸CE-1164防水膠為二、三、四等﹐目前我們制作的防水FAN主要是一、二等。

我們防水FAN的要求是浸防水膠、帶保護和做“B”型架構。

6﹕防腐蝕所謂防腐蝕是指FAN能夠在有腐蝕性物質的環境里正常工作﹐并且不會降低其運轉壽命。

目前我們FAN使用的腐蝕環境據我了解只有臭氧產生器﹐臭氧是一種強氧化劑﹐它對金屬具有很強的腐蝕作用﹐FAN要想在這種環境中能夠正常工作﹐馬達及電子零件部分也應該與其隔離﹐我們采取的方式同防水和防潮的一樣﹐也是對整個馬達部分浸凡立水或防水膠來隔離臭氧﹐達到防腐蝕的目的。

7﹕PWM控制PWM（Pulse Width Modulation）是控制FAN轉速的一種方式﹐通過調整電源電壓對FAN的供電時間比或馬達驅動晶體管的開關時間比來達到控制FAN轉速的目的。

PWM性號由客戶提供﹐我們只要建立對應的接口﹐并能讓其發揮對FAN的控制作用就行。

目前﹐以PWM方式控制的FAN我們全系列都可以制作。

業務在接到客戶要求的PWM FAN 需求時﹐應向客戶了解﹕1.PWM信號的頻率﹐我們的對應頻率是22KHZ~25KHZ﹔2.希望PWM信號的多少DUTY CYCLE對應多少轉速﹐如果客戶不作要求﹐就以我們的內部規格為准﹐我們內部一般規定有PWM 80% DUTY CYCLE 對應的轉速。

3.客戶PWM信號輸出的電壓范圍是多少﹖我們的接受范圍在0.4V~3.3V.三﹕不同IC的特點我們常用的IC 有下面一些﹕3PIN HALL IC ﹕US1881﹐EW732﹐A6851﹐（純粹感應IC﹐內建放大電路）4PIN HALL IC﹕HW101﹐THS124﹐THS119 （純粹感應IC﹐不帶放大電路）3PIN 帶P IC﹕U79（感應+驅動﹐帶保護）12V以下機種4PIN 不帶P IC﹕41FC﹐277﹐276 （感應+驅動﹐不帶保護）12V以下機種4PIN 帶P IC﹕S76A/S80/S81/S90/S91 （感應+驅動﹐帶保護）12V以下機種PRE-DRIVE IC﹕BA6406/BA6718/LB11967 （要配DRIVE 電晶體）DRIVE IC﹕ST1114/1115﹐LB1668/1860﹐6817 （帶保護+RD）PWM IC﹕6901 / LB11961/LB11967/BA6709/BA6718純粹起感應作用3PIN HALL IC﹐在FAN制作中﹐它一定要配上相應的驅動電晶體或驅動IC﹐才能形成馬達工作的完整電路﹐下圖是典型的以3PIN IC 制作的電路﹕如上圖所示﹐TR1﹐TR2就是與US1881 IC匹配的驅動電晶體。

只起感應作用的3PIN HALL IC相對我們現用的感應+驅動4PIN HALL IC 如41FC﹐277﹐276耐溫要高﹐達到125℃﹐穩定性也較好些﹐但其電路相對要復雜﹐成本也高些。

下圖是典型的感應+驅動4PIN HALL IC的制作電路如果去掉FG電路﹐一個IC就能制作FAN完整的電路﹐易制作低成本FAN。

但因為感應+驅動4PIN HALL IC最易發熱的驅動電路也被集成在IC內部﹐所以在工作時它自身溫度會較高﹐影響其工作性能﹐相對其耐熱也會差些。

上面所列IC中﹐耐溫最好的是純粹起感應作用的4PIN HALL IC﹐它最單純﹐它里面只有磁感應電路﹐連磁感應比較放大電路都沒有﹐要用它來做FAN﹐必需配備驅動IC才行﹐而現有的驅動IC一般都是帶保護的﹐價格也高﹐這樣一來﹐FAN的成本就抬高了。

不過﹐驅動IC除帶保護外﹐它一般還可以輸出RD或FG性號﹐這樣FAN除了性能好之外﹐還增加了其它功能﹐可以讓客戶有更多的功能選擇。

下圖是一個純感應4PIN HALL IC+驅動IC的典型電路。

從耐溫方面講﹐所有的驅動IC耐溫能力都不強。

另外﹐制作帶保護的FAN﹐我們也有較低成本的方案﹐象上述的3PIN IC U79﹐4PIN IC S76A、S80﹐就可以用簡單的電路制作帶保護FAN﹐因為這些IC自身都集感應、驅動及帶保護于一身﹐成本也較驅動IC低廉﹐但其不足之處是受自身體積及散熱的限制功率不能做的太大﹐輸出電流較小﹐且本身不能輸出RD性號。

四FAN使用溫度和裝機方式FAN的使用都有溫度限制﹐其最高使用溫度是由組成FAN的部件中耐溫性最低的零件所決定﹐其中IC的耐溫最差﹐這就使得FAN的使用環境溫度要由IC的工作溫度來決定﹐超出這個溫度范圍﹐FAN就會出故障。

所以推銷FAN時一定要了解客戶使用FAN的環境溫度。

所謂裝機方式是指我們的FAN在客戶那邊是如何組裝使用的﹐是直立使用﹐還是扇葉朝上或扇葉朝下使用﹐使用的方向不同﹐對我們FAN的要求也不同。