這篇文章主要講變頻技術(shù)在電腦散熱風(fēng)扇中的應(yīng)用，從各方面詳細(xì)說(shuō)明其構(gòu)造，原理，電路組成，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法，接線等相關(guān)知識(shí)。

一、變頻電機(jī)工作原理

圖1（a）是拆開的風(fēng)扇電機(jī)的照片，風(fēng)扇采用的是變頻電機(jī)，這從線圈所在的位置就可以辨認(rèn)出來(lái)。圖1（b）是變頻電機(jī)控制電路板，控制芯片將集DSP功能與驅(qū)動(dòng)器于一體，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。通過對(duì)控制芯片編程，可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

變頻電機(jī)具有直流電機(jī)特性、卻采用交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，雖然外部接入的是直流電，卻采用直流-交流變壓變頻器控制技術(shù)，電機(jī)本體完全按照交流電機(jī)的原理去工作的。因此，變頻電機(jī)也叫“自控變頻同步電機(jī)”，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n取決于控制器的所設(shè)定的頻率f。

三相星形接法的變頻電機(jī)控制電路，直流供電經(jīng)MOS管組成的三相變流電路向電機(jī)的三個(gè)繞組分時(shí)供電。每一時(shí)刻，三對(duì)繞組中僅有一對(duì)繞組中有電流通過，產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，接著停止向這對(duì)繞組供電，而給相鄰的另一對(duì)繞組供電，這樣定子中的磁場(chǎng)軸線在空間轉(zhuǎn)動(dòng)了120°，轉(zhuǎn)子受到磁力的作用跟隨定子磁場(chǎng)作120°旋轉(zhuǎn)。將電壓依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，定子中便形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，于是電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

變頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路由主回路和控制回路兩部分組成，現(xiàn)在已經(jīng)將這兩部分集成到同一個(gè)芯片中，這樣只要使用一個(gè)器件便可實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的全部控制功能，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，常用的控制芯片有日本三洋公司的LB1964、美國(guó)MAXIM公司的MAX6625、和意法半導(dǎo)體公司的ST72141等。隨著工業(yè)界對(duì)節(jié)能和噪聲抑制的日益重視，許多工業(yè)產(chǎn)品都趨向采用無(wú)刷電機(jī)，對(duì)電機(jī)微控制器提出了更高要求。作為新一代電機(jī)控制DSP芯片，TI公司高性價(jià)比的TMS320C240 非常適合于完成這一任務(wù)。

二、變頻電機(jī)的電路組成

為了對(duì)風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，需要從風(fēng)扇電機(jī)向主板輸出速度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇運(yùn)行情況的監(jiān)控。監(jiān)控電路用來(lái)顯示風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并可實(shí)現(xiàn)報(bào)警和電腦的自動(dòng)停機(jī)，以防止因風(fēng)扇停轉(zhuǎn)而燒毀CPU或其它器件的情況出現(xiàn)。現(xiàn)在變頻電機(jī)普遍采用集成功率器件來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，使控制線路大為簡(jiǎn)化。

為了實(shí)現(xiàn)精確控制效果，必須向集成功率器件輸入反映轉(zhuǎn)子位置的信號(hào)，因此變頻電機(jī)必須具有電機(jī)位置反饋機(jī)制。目前通常使用霍爾元件或和光電傳感器兩種手段進(jìn)行位置和轉(zhuǎn)速檢測(cè)。

霍爾器件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，霍爾效應(yīng)是美國(guó)科學(xué)家愛德文·霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的。目前，使用霍爾效應(yīng)的磁傳感器產(chǎn)品已得到廣泛的應(yīng)用。

在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)B，在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓（圖中的Vh稱為霍爾電壓）。

霍爾效應(yīng)

變頻電機(jī)利用霍爾器件測(cè)量轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，所獲得的信號(hào)輸入到控制芯片中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，還可將該信號(hào)通過主板輸出，作為測(cè)速信號(hào)使用，可謂一箭雙雕。由于換向脈沖為方波信號(hào)，在主板上經(jīng)過簡(jiǎn)單處理便可輸送給主板進(jìn)行顯示和控制。由于電機(jī)的相數(shù)一般在2個(gè)以上，換向信號(hào)的頻率為電機(jī)的轉(zhuǎn)速的若干倍，因此，如果利用換向脈沖作為測(cè)速信號(hào)，必須經(jīng)過除法運(yùn)算才能得到真實(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。