개요: 간단한 회로가 저전압 PWM 신호를 증폭되고 버퍼된 선형 출력으로 전환한다. 팬 속도 제어를 위해 설계된 이 회로에서는 3.3V 입력이 12V 팬을 선형 제어할 수 있다.
Maxim은 팬 속도를 온도 함수로서 제어하기 위한 PWM 출력 기능이 있는 다양한 팬 속도 컨트롤러를 공급하고 있다. 이러한 컨트롤러는 팬으로 유입되는 전원의 온과 오프를 주기화하여 동작한다. 듀티 사이클 기능이 있는 팬의 속도는 팬의 속도를 설정한다. 대부분의 상황에서 이러한 컨트롤러를 위한 일반적인 애플리케이션 회로가 적합하지만, 일부 상황에서는 팬 변조로부터 발생하는 가청 잡음으로 인해 팬에 정전원이 필요하다.
팬 전원의 주기화로 인한 잡음이 너무 많을 경우, 그림 1의 회로를 고려한다. 이 경우, BJT(Q1)과 PMOS FET(Q2)의 쌍안정 선형 증폭기를 생성한다.
그림 1. 간단한 회로가 저전압 PWM 신호를 증폭되고 버퍼된 선형 출력으로 전환한다.
회로는 다음과 같은 방식으로 동작한다. Q1 내 PNP의 기본은 증폭기로 유입되는 비반전형 입력이고, NPN의 이미터는 반전형 입력이다. PNP는 이미터 팔로워(emitter follower)로서 바이어싱되며, NPN은 이미터 팔로워와 초기 이득 소자로 사용된다. PNP와 NPN은 거의 동일한 전류 밀도와 온도에서 동작하고, 두 개의 입력 전압은 거의 서로 비슷하다. 반전형 입력으로부터 흐르는 전류는 NPN 콜렉터로 반사되어 저항 R2에서 드롭을 초래한다. R2에서의 드롭은 Q2의 VGS를 구동하는데, 이것은 Q2의 드레인인 증폭기 출력에서 증폭된다. 출력은 반전형 입력을 대략 제로 전류 (증폭기가 안정된 동작점에 도달한 지점)로 무효화하기에 충분한 전압까지 상승한다.
규정된 증폭기는 주로 R3에서의 드롭을 Q2의 VGS 임계값으로 포싱하는 부담 때문에 약 100mV의 출력 오프셋을 가진다. 이것은 팬 속도 제어의 타겟 애플리케이션을 감안할 때 불합리하다. 증폭기는 +4의 이득으로 구성되는데, 이 값은 PWM 신호가 100% 듀티 사이클에 접근할 때 3.3V PWM 신호 및 레벨 쉬프팅을 12V 최대 출력 스윙으로 올리는데 적합하다.
CMXT3946은 쌍안정 구조 때문에 Q1용으로 선택되었지만, 성능 저하가 거의 없는 개별 트랜지스터로 대체될 수 있을 것이다. ZXM61P02 PMOS FET는 대부분의 단일 팬을 위한 좋은 선택이며, 최대 소비 전력이 800mW이므로 6V 출력에서 팬을 133mA으로 구동시킬 수 있다. 대부분의 팬은 대략 저항성으로 동작하기 때문에, 12V에서 250mA 미만의 피크 전류를 갖는 팬은 수용될 수 있을 것이다. 물론, 팬은 소비 전력이 PMOS FET 규격 이내에 존재하도록 보장하기 위해 동작 범위에서 측정되어야 한다. 여러 개의 팬 또는 고전류 팬을 구동할 경우, SOIC MOSFET은 SOT23 소자를 위해 대체되어야 한다.
그림에 나타난 회로는 입력 필터 값을 가지지 않는다. 차단 주파수로서, 출력에서 PWM 리플을 감소시키기 위해 PWM 주파수 아래로 최소한 20개 아래인 1 / [6.28 * R * C]을 선택한다. 100k의 높은 저항값은 회로의 고입력 임피던스로 인하여 수용될 수 있다.
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의 높은 저항값은 회로의 고입력 임피던스로 인하여 수용될 수 있다.
