INFORMAZIONI TECNICHE

Le ventole del PC 
Il motore brushless


Con questo componente, il quantitativo delle parti montate sul circuito stampato è minimo, perchè il piccolo chip raccoglie in se un numero ragionevolmente complicato di funzioni; infatti contiene :

  • un regolatore di tensione controllato per le variazioni di temperatura, con un diodo di protezione; questo rende indipendente la regolarità del funzionamento del sistema da variazioni dell' alimentazione, che può andare da 3,5 a 20V.
  • il sensore di Hall per rilevare la rotazione del magnete permanente
  • un comparatore e un trigger di Schmitt per l' adeguata isteresi nella commutazione
  • una logica di comando per i driver, in cui è inclusa la funzione di spegnerli se viene rilevata una situazione di blocco della ventola; questo serve ad evitare il surriscaldamento delle bobine
  • due driver open collector per il pilotaggio dello statore.  
Nell' ingrandimento accanto è evidenziato uno di questi controller integrati, montato su un supporto plastico che lo mantiene in posizione rigida sul circuito stampato, con la faccia sensibile alla variazione magnetica verso l' esterno. 

Anche qui si nota bene il posizionamento tra due espansioni polari dello statore, in modo che la rotazione del magnete permanente attivi il sensore di Hall che il chip contiene.

Nella foto, si vede la struttura lamellare del pacco magnetico dello statore ed il supporto di plastica a quatto colonne che lo sostiene e che nello stesso tempo serve da terminale per i sottili fili delle bobine; in secondo piano si notano anche, a sinistra il condensatore del timing e a destra le resistenze del partitore di tensione della base del transistor da cui è ricavato il segnale tachimetrico.

Lo schema complessivo consigliato dal costruttore nel data sheets del chip è il seguente :

L1 e L2 sono gli avvolgimenti dello statore, che sono comandati direttamente dal controller che contiene due driver di potenza open collector, protetti contro le sovratensioni della commutazione. 

C1 è il che determina le temporizzazioni dell' auto start, del restart dopo un blocco e della rotazione. La cadenza degli impulsi alle bobine (e, di conseguenza, la velocità di rotazione) dipende dal valore di questo condensatore e dalla tensione di alimentazione.

C2 è per il filtraggio della tensione di alimentazione. 

Un diodo D1 protegge i piloti delle bobine dall' inversione di tensione (l' integrato dispone internamente di una protezione propria per la parte logica, ma i driver open collector no).
Il controller inizia inviando impulsi alle bobine per portare in movimento la parte rotante; quando questo è avvenuto, il passaggio del magnete rotante di fronte al sensore di Hall sincronizza la sequenza degli impulsi alle bobine e stabilizza la rotazione . Solo 4 componenti elettronici sono necessari a governare questo motore !

Ci si potrebbe chiedere cosa c'è nelle ventole di piccole dimensioni e la risposta è che si tratta di circuiti del tutto analoghi a quelli appena visti, solamente miniaturizzati per stare nello spazio estremamente ridotto del centro delle pale. Questo costringe i costruttori ad utilizzare micro componenti del tipo surface mount (montaggio superficiale), saldati sul retro del circuito stampato, mentre il nucleo dello statore si riduce in modo notevole.

Nella foto accanto è presentato lo statore di una ventola da 50 mm a fianco di una moneta da 10cent.
 Data la necessità di restare in dimensioni estremamente contenute, il controller , che si nota nell' angolo a destra del cricuito stampato rotondo, è montato ricavando una cava, mentre i restanti componenti sono surface mount, saldati sulla faccia opposta.

Impressionante è il nucleo magnetico, realizzato in lamiera piegata per ottenere le 4 espansioni polari. Le bobine, non avendo spazio sulle espansioni, sono avvolte sulla colonna centrale.
Sul circuito stampato si nota a sinistra un alone scuro dovuto probabilmente all' azione combinata da una fuoriuscita del lubrificante della bronzina a cui si è mischiata la parte più fine della polvere presente nell' aria trascinata dal movimento delle pale.

C'è da notare che nei campioni visti nelle foto precedente non erano montati, per evidente economia, sia il diodo di protezione contro l' inversione di polarità (D1), sia il condensatore di filtraggio (C2); l' "economo" costruttore non poteva, purtroppo per lui, eliminare alcuna altra parte !

Invece erano stati aggiunte due resistenze e un transistor NPN per l'uscita del segnale tachimetrico, derivato semplicemente dal driver di una due bobine, ottenendo lo schema a lato.

Nell' ingrandimento dello statore della ventola da 80 mm è evidenziato il transistor Q del segnale tachimetrico, saldato sul circuito stampato rotondo che fa da supporto sia ai componenti elettronici che allo statore. Per ragioni di spazio, il transistor è montato piegato sotto lo statore.  

L' uscita open collector permette di pilotare un carico a tensione diversa da quella di alimentazione della ventola, però non è protetta contro eventuali corto circuiti verso la tensione positiva o inversioni di polarità.

A destra si vedono i cavi di collegamento : quello del segnale tachimetrico (Y) è di colore giallo, mentre nero (-) e rosso (+) sono l' alimentazione.

 



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Aggiornato il 07/03/07.