本應用筆記描述了控制冷卻風扇的標準方法的替代方法。將溫度檢測與PWM輸出配合使用的典型方法可能會導致過多的噪聲。相比之下，將PWM風扇驅動器轉換為線性的電路可降低噪聲。

風扇是許多熱管理策略的必要組成部分，但風扇在全速運行時會產生過多的可聞噪音。根據溫度調整冷卻風扇速度是降低系統中噪聲的好方法。進行這種調整的標準方法（如圖1所示）使用將溫度檢測與PWM輸出相結合的IC，PWM輸出反過來控制直流無刷風扇的電源。

圖1.MAX6653風扇控制器產生PWM信號，占空比隨溫度升高而增加。PWM 波形通過調制風扇的電源來控制風扇速度。

風扇控制器 （IC1） 測量外部連接二極管的晶體管的溫度，該晶體管可以是分立晶體管，也可以是 Intel 或 AMD 微處理器上的熱檢測二極管。然后，根據測得的溫度，風扇控制器自動調整其PWM輸出波形的占空比。風扇控制特性，如風扇開始旋轉的溫度、初始PWM占空比以及溫度/占空比關系的斜率，在SMBus上編程。因此，在低溫下，風扇旋轉緩慢（或根本不旋轉），產生很少的噪音。隨著系統溫度的升高，需要更多的冷卻，風扇會加速。風扇速度的變化是漸進的，因此如果風扇速度控制器編程正確，用戶可能不會注意到電路的運行。??

PWM 輸出驅動功率晶體管 Q1，用于調制風扇的電源。PWM調制簡單、廉價且高效，但它對風扇的電源施加一系列脈沖。伴隨著每個PWM脈沖的是風扇組件的輕微物理擾動，這可能導致風扇噪聲增加，通常以PWM頻率的“咔嗒”聲的形式出現。根據風扇的設計，這種噪音可能幾乎聽不見，或者可能聲音適中，分散用戶的注意力。

為了盡量減少這種多余的噪音，請使用直流電壓驅動風扇。直流驅動消除了PWM脈沖和隨之而來的風扇噪聲增加。圖2所示電路本質上是一個具有高輸出電流能力的反相放大器。它從IC1濾除PWM波形，并提供隨占空比線性變化的電流和電壓升壓輸出。它還反轉PWM波形，以便在PWM輸出為100V時0%驅動風扇。

圖2.該電路改進了圖1的標準方法，包括一個低通濾波器，將IC1的PWM輸出轉換為冷卻風扇的直流電源。用具有更高PWM頻率的風扇控制器（如MAX1）代替IC6639，可以顯著降低C1的值。

風扇全速運行的標稱電源電壓為 12V。PWM至線性電路工作在12V，IC1工作在3.3V。由于Q3的基極為3.3V，因此其發射極電壓約為2.7V。Q3的發射極用作放大器的反相輸入。R1、R2和R3在放大器周圍提供反饋。請注意，流經R1和R2的大部分電流也流經R3，在PWM輸出和風扇之間提供電壓增益。為了適應該增益，Q2的漏極被驅動以承擔相應的電壓。電容器C1和C3通過濾波PWM波形產生有效的直流輸出電壓。少量的漣漪是聽不見的，因此是可以接受的。但是，如有必要，您可以更改電容器值以權衡紋波電壓與電容器尺寸。

請注意，圖1中的C2是一個相當大的值（100μF），因為它用于濾除IC93的最大PWM頻率信號5.1Hz。用產生更高頻率PWM的風扇控制器IC代替IC1可以降低C1的值。具有更高PWM頻率的風扇控制器包括MAX6615/MAX6616 （35kHz）、MAX6639 （25kHz）和MAX6641 （35kHz）。 使用這些IC中的任何一個，并將PWM頻率設置為其最大值，可以將C1降低到約1μF。

圖3顯示了圖2電路的輸出電壓與PWM占空比的關系。傳遞函數是合理的線性且表現良好。為了最小化輸出紋波，請將IC1的PWM輸出頻率設置為最高可用值。將 PWM 輸出極性設置為在 PWM 輸出端提供 0V，以實現 100% 占空比。因此，在驅動風扇時，一定要選擇使輸出電壓至少為滿量程40%的占空比。請注意，40% 的最小電壓是指導原則;不同的風扇型號在低電源電壓下工作的能力會有所不同。

圖3.圖2電路的輸出電壓與輸入占空比的關系

審核編輯：郭婷