PWM至线性信号转换电路
摘要：本文介绍了一种将低电压pwm信号转换成放大、缓冲后的线性输出的电路，适用于风扇速度控制，允许在3.3v输入时提供12v风扇的线性控制。
maxim提供各种pwm输出的风扇速度控制器，使风扇速度随着温度的变化而改变。通过周期性地控制风扇电源的通、断实现这一控制方案，风扇速度由pwm信号的占空比设置。这种方案的典型应用电路对大多数情况是可以接受的。然而，有些情况下，由于风扇调制能够产生嘈杂的噪音，需要用固定电源为风扇供电。。 如果给风扇周期性供电产生较大的噪音，可以考虑采用图1所示电路。这种情况下，一对儿互补bjt管(q1)和pmos fet (q2)构成线性放大器
图1. 将低压pwm信号转换成放大、缓冲后的线性输出的简单电路。 该电路工作原理如下：q1中pnp管的基极是放大器的同相输入。npn管的发射极是反相输入。pnp管配置为射随器，npn管既可作为射随器，也可以作为初级放大单元。由于pnp管和npn管工作在大致相同的电流密度和温度条件下，两个输入电压近似地相互保持一致，流出反相输入端的电流镜像到npn管的集电极，在电阻r2上产生压降。r2的压降驱动q2的vgs，在q2的漏极被放大，成为放大器的输出。随着放大器输出的升高，当电压达到足以使流出反相输入端的电流为零时，即达到了放大器的稳定工作点。 这里采用的放大器大约有100mv的输出失调，这是由于强制r2的压降达到q2 vgs的临界值造成的。这对指定的风扇速度控制应用是不合理的。将放大器增益设置为+4，适合3.3v pwm信号，当pwm信号达到100%占空比时，信号电平达到最大输出摆幅12v。 对于q1，可以选择cmxt3946，它是双晶体管互补结构，当然，也可以用分立晶体管替代，本质上并不会降低性能。对于大多数单风扇驱动系统，可以选用zxm61p02 pmos fet，其800mw的最大功率耗散能力能够以高达133ma、6v的输出驱动风扇。由于大多数风扇近似为阻性负载，峰值电流为250ma或低于12v的风扇是可接受的。当然，应该对风扇的整个工作范围进行测试，以确保功耗在pmos fet所允许的范围内。驱动多个风扇时，应该用soic封装的mosfet取代sot23器件。 该电路没有给出输入滤波器的元件值，选择截止频率，1 / [6.28 * r * c]，至少比pwm频率高两个数量级，以减小输出端的pwm信号纹波。由于电路输入阻抗较高，电阻值允许高至100k。
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