Use PWM de placa base para controlar ventiladores que no sean PWM con MOSFET

Así que aquí está mi problema: tengo muchos ventiladores, pero la mayoría de ellos no tienen entrada PWM. Quiero manejar grupos de ventiladores de 12v por PWM usando solo una señal.

En mis repuestos encontré un MOSFET Fuji Electrics K2647 .

Tuve algunos intentos fallidos de usarlo, pero según Internet debería funcionar de alguna manera. La señal PWM proviene de una placa base Asus P8P67 (canal de ventilador de la CPU). Tiene un ciclo de trabajo de 18,75 kHz (medido en modo CA por un Fluke175) y oscila entre el 20 % (1,074 V de media) y el 100 % (5,056 V de media). Todo este circuito se coloca dentro de una computadora, por lo que hay rieles disponibles de 12V, 5V y 3.3V. La eficiencia no importa. También hay mucho flujo de aire. Un ventilador consume 400 mA cuando está bloqueado, pero habrá 4 ventiladores idénticos.

Necesito un circuito que pueda controlar PWM una carga de 12V 1.6A, ¿alguien puede diseñar uno?

EDITAR: El hardware de la placa base hace que un ciclo de trabajo por debajo del 20% sea imposible (¿razones de seguridad, tal vez?). ¿Hay alguna manera de agregar una ganancia/umbral para abordar este problema?

Encontré muchas personas con un problema similar, pero nadie tenía una buena solución.

SEGUIMIENTO: Construí el circuito en la respuesta aceptada usando un FQP30N06L y funciona muy bien. Puedo recomendar esto como una solución simple y económica para los controladores de ventilador.

Mala elección de FET. El umbral es demasiado alto, la resistencia es demasiado alta.
Eche un vistazo a los módulos L298N baratos disponibles en todo el lugar. Se ocupan de 2A PWM fácilmente. El problema se ha resuelto durante décadas.
@Posipiet Personalmente no quiero un módulo como este, pero ¿no es un controlador de motor paso a paso? También estaba buscando un circuito por razones educativas. De todos modos, gracias por la pista.
@Flowx se pueden usar para impulsar dos motores de CC o un motor paso a paso. Los he usado para impulsar ventiladores en circunstancias industriales/científicas específicas. Recientemente, tendemos a comprar ventiladores de cuatro hilos con circuito PWM interno.
@Posipiet Si voy a comprar un módulo, podría comprar un controlador de ventilador adecuado. Me gusta el enfoque con el controlador, pero parece un poco demasiado complejo aquí o solo soy yo.
No veo complejidad en comprar un módulo apto para el trabajo, al contrario. Si bien hacerlo usted mismo es gratificante, ¿es profesional?
Los ventiladores que no son PWM son buenos. Los ventiladores PWM que he visto hacen mucho ruido de modo de conmutación. Mida la forma de onda de la corriente de entrada colocando su sonda de alcance a través de una resistencia de prueba de 1 ohm en el cable negativo negro. Si quiere hacer cosas correctamente y filtre el ruido, entonces el ventilador PWM ha derrotado su propósito. La idea del ventilador PWM está hecha para usted. Haga su propio PWM con un mosfet de umbral bajo, un inductor y un diodo shottkey y fíltrelo. corte más y use más espacio que las partes del dólar de todos modos.
@Autistic Realmente no me importa el ruido del modo de cambio. Además, actualmente no tengo un alcance.
Un "mucho de fanáticos" puede tener muchos motores de respuesta diferentes. A menos que tenga la intención de encender/apagar, es poco probable que un solo circuito de control pueda operar todos los objetivos de una manera controlada útil. Muchos motores de ventiladores de CC para operación de 12 V funcionarán lentamente a 6 V, pero no todos.
@ Whit3rd Todos los míos van felizmente cuando los conecto a la línea de 5V. Sin embargo, la mayoría de los controladores de ventilador comienzan con una ráfaga de PWM al 100% de un segundo para poner en marcha a todos los ventiladores.

Respuestas (1)

Existe un estándar bien establecido para la salida del ventilador PWM de 4 pines en las placas base.

La salida PWM es de colector abierto BJT o FET, por lo que debe elevarse externamente a 3-5 V. La frecuencia PWM debe ser de 21-28 kHz y de 20% a 100%. La razón por la que el PWM no baja del 20 % es que muchos ventiladores no arrancan ni funcionan a velocidades más bajas. El BIOS de la computadora normalmente iniciará los ventiladores al 100 % durante varios segundos al encenderlos para que arranquen, luego retrocederá a velocidades controladas por temperatura. Algunos BIOS le permitirán establecer una velocidad mínima del ventilador superior al 20 % o establecer el 0 % para apagar el ventilador por completo.

El controlador PWM del ventilador también es responsable de contar la señal Tach, esto se usa para detectar ventiladores lentos o atascados. Si no habilita esto (suministre la señal Tach al controlador), es posible que su controlador de ventilador aumente continuamente la velocidad de los ventiladores. La solución es, por supuesto, enviar la señal de un ventilador al controlador de la placa base.

Sugeriría una unidad de ventilador de lado bajo como esta funcionaría:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El FQP30N06 que mencionó en los comentarios funcionaría, pero si observa la Figura 1 en la hoja de datos, debe recordar que está operando en el extremo izquierdo del gráfico donde V (DS) se acerca a cero. Verá aquí que para asegurar un buen funcionamiento realmente necesita tener una V(GS) de 4,5 V para asegurar una corriente de 2 A y una V(DS) de 0,1 V.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hay una clase nueva e impresionante de FET de bajo umbral de V (GS) como el IRF7401 que cuenta con umbrales de puerta en el rango de 1 V. Estos pueden operar directamente desde puertos de microprocesador de 3 V, pero desafortunadamente generalmente vienen en pequeños paquetes de montaje en superficie... por lo que no son particularmente fáciles de conectar para los aficionados.

¡Gracias, esta publicación ayudó mucho! Realmente no puedo usar el cable del tacómetro porque es un grupo de 4 ventiladores y los estoy sacando de un canal. Conectarlo da como resultado mediciones absurdas como 6000 rpm. Si no me equivoco, un ventilador pulsa el cable del tacómetro dos veces en cada rotación, y eso no puede funcionar si tiene 4 ventiladores pulsando el mismo cable. Además, ese FET que mencionaste es realmente interesante, ¿quizás hagan uno en un paquete TO-220? Ordenaré algunos FQP30N06 por ahora. ¡Gracias por tu trabajo! Construiré el circuito que publicaste y publicaré los resultados.
@Flowx. Conectar solo un cable Tach de ventiladores es lo que quise decir. Si conecta un solo ventilador, el sistema tiene un circuito de retroalimentación, pero los otros ventiladores (sin retroalimentación) simplemente funcionarán a la velocidad que proporcione el porcentaje de PWM. Puede ser que su sistema funcione razonablemente sin ningún cable Tach conectado, si es así, está bien. Solo tenga en cuenta que algunos controladores de ventilador aumentarán repetidamente la velocidad del ventilador si no hay señal de velocidad Tach presente.
¡Creasy, he construido el circuito ahora y funciona muy bien! Gracias por tu ayuda. El Tach muestra 16000rpm (lol) pero eso era de esperar.
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