Brevet FR2774230A3 — publié le 19990730

FR 2774230 A3 19990730 FR 9800787 A 19980126 La présente invention concerne d'une manière générale un circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion pour un ventilateur à courant continu sans balais, et plus particulièrement un circuit de commande de vitesse pour un ventilateur à courant continu sans balais. Les ventilateurs à courant continu sans balais usuels comportent seulement deux bornes, à savoir une borne de source et une borne de terre, et ils sont donc habituellement utilisés dans certaines circonstances lorsque les exigences relatives à la vitesse de rotation du ventilateur ne sont pas strictes. Toutefois, lorsqu'on utilise un ventilateur à courant continu sans balais pour la dissipation de chaleur d'une alimentation ou d'une puce de microprocesseur qui engendre généralement une plus grande quantité de chaleur, les conditions de fonctionnement du ventilateur doivent être contrôlées et réglées de façon à faciliter effectivement la dissipation de chaleur. Afin d'éviter la detérioration des composants électroniques résultant d'une mauvaise dissipation de chaleur, on a utilisé une "troisième borne" d'un ventilateur à courant continu sans balais. Plus précisément, on utilise une troisième borne (appelée borne de détection de signal) s'étendant à partir du circuit de commande interne du ventilateur. Avec l'utilisation de la troisième borne d'un ventilateur à courant continu sans balais, un signal d'onde rectangulaire qui est en synchronisme avec la variation de la vitesse de rotation du ventilateur peut être détecté et appliqué à des circuits extérieurs. Un objet de la présente invention est de procurer un circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion pour un ventilateur à courant continu sans balais, de sorte que la vitesse de rotation du ventilateur peut être réglée et maintenue à une valeur constante. Un autre objet de la présente invention est de procurer un circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion pour un ventilateur à courant continu sans balais, de sorte que la vitesse de rotation du ventilateur à courant continu sans balais peut être réglée lorsque la température de l'environnement de travail varie, ce qui permet d'obtenir une dissipation optimale de la chaleur. Conformément à un aspect de la présente invention , un circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion pour un ventilateur à courant continu sans balais comprend un circuit redresseur, un comparateur et un dispositif de commutation. Le circuit redresseur reçoit un signal d'onde rectangulaire du ventilateur, le comparateur compare le signal de tension continue redressé fourni par le circuit redresseur avec un signal de tension de référence, et le dispositif de commutation est répétitivement fermé et ouvert en fonction du résultat comparé fourni par le comparateur. Conformément à un autre aspect de la présente invention, le signal de tension de référence est engendré par un diviseur de tension constitué d'une résistance et d'une thermistance qui sont connectées en série entre la terre et la tension de source. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma de principe d'un circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion pour un ventilateur à courant continu sans balais conforme à la présente invention la figure 2 est un schéma de circuit détaillé pour la réalisation du circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion de la figure 1 la figure 3 représente un signal de tension fourni par un dispositif de commutation du circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion conforme à la présente invention ; et la figure 4 illustre la caractéristique d'un circuit redresseur du circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion conforme à la présente invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Conformément à la présente invention, comme représenté sur la figure 1, un circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion 1 pour un ventilateur à courant continu sans balais 50 comprend un circuit redresseur 10, un comparateur 20 et un dispositif de commutation 30. Le ventilateur 50 à commander comporte une borne de source V+,une borne de terre G et une borne de détection de signal T. Sur la figure 1, la borne d'entrée du circuit redresseur 10 est connectée à la borne de détection de signal T du ventilateur 50, et la borne de sortie du circuit redresseur 10 est connectée à la borne d'entrée inversée du comparateur 20. Le circuit redresseur 10 reçoit un signal d'onde rectangulaire continu du ventilateur 50, qui est indicatif de la vitesse de rotation du ventilateur 50, et il envoie un signal de tension continue redressé et filtré V1 au comparateur 20. La borne d'entrée non inversée du comparateur 20 est connectée à un signal de tension de référence Vref, qui est utilisé pour fixer la vitesse de rotation du ventilateur 50, et la borne de sortie du comparateur 20 est connectée au dispositif de commutation 30. Le comparateur 20 compare le signal de tension continue redressé V1 venant du circuit redresseur 10 avec le signal de tension de référence Vref, puis il envoie un signal pour commander le dispositif de commutation 30 en fonction du résultat de la comparaison. Le dispositif de commutation 30 est un dispositif à trois bornes ; par exemple, le dispositif de commutation 30 est un commutateur électronique tel qu'un transistor. Le dispositif de commutation 30 est connecte en série entre une tension de source Vcc et la borne de source V+ du ventilateur 50, et une troisième borne (la borne de commande) du dispositif de commutation 30 est connectée à la borne de sortie du comparateur 20. Le fonctionnement du dispositif de commutation 30 dépend du résultat comparé du signal de tension continue redressé V1, fourni par le circuit redresseur 10, et du signal de tension de référence Vref. Lorsque le signal de tension continue V1 fourni par le circuit redresseur 10 est inférieur au signal de tension de référence Vref, c'est-à-dire lorsque a vitesse de rotation du ventilateur 50 est inférieure à sa valeur de consigne, le comparateur 20 fournit une valeur logique haute au dispositif de commutation 30. Le dispositif de commutation 30 est alors fermé et le ventilateur 50 est alimenté. Par suite, la vitesse de rotation du ventilateur 50 augmente. Par contre, lorsque le signal de tension continue V1 fourni par le circuit redresseur 10 est plus grand que le signal de tension de référence Vref, c'est-à-dire lorsque la vitesse de rotation du ventilateur 50 est supérieure à sa valeur de consigna, le comparateur 20 fournit une valeur logique basse au dispositif de commutation 30. Le dispositif de commutation 30 est alors ouvert et le ven tilateur 50 n'est pas alimenté. Par suite, la vitesse de rotation du ventilateur 50 diminue. En fonctionnement, le dispositif de commutation 30 est répétitivement fermé et ouvert lorsque la vitesse de rotation du ventilateur varie. Par suite, le ventilateur 50 est alimenté par intermittence de sorte que la vitesse de rotation du ventilateur 50 peut être réglée et maintenue à une valeur constante. Comme représenté sur la figure 3, le signal de sortie V2 du dispositif de commutation 30 est une onde rectangulaire, la largeur ACTIVE représentant la période pendant laquelle le dispositif de commutation 30 est fermé et la largeur INACTIVE représentant la période pendant laquelle le dispositif de commutation 30 est ouvert. Comme décrit plus haut à propos de la figure 1, les largeurs ACTIVE et INACTIVE sont modulées de façon à régler la vitesse de rotation du ventilateur 50. On se reporte maintenant à la figure 2 et on décrit un circuit détaillé pour la réalisation du circuit redresseur 10 de la figure 1. Dans le circuit redresseur 10, la composante de tension continue du signal rectangulaire détecté venant de la borne T du ventilateur 50 est isolée par un condensateur 11. Ensuite, le signal détecté, sans composante de tension continue, est redressé par deux diodes 12 et 13 qui fonctionnent comme un redresseur demi-onde, et il est filtré par un filtre RC constitué d'une résistance 14 et d'un condensateur 15. I1 en résulte que le signal détecté venant du ventilateur 50 peut être converti en un signal de tension continue redressé et filtré V1 qui est sensiblement proportionnel à la vitesse de rotation du ventilateur 50 (comme représenté sur la figure 4). De préférence, avec référence à la figure 2, le signal de tension de référence Vref est engendré par un diviseur de tension constitué d'une thermistance 40 à coefficient de température négatif et d'une résistance 42 qui sont connectées en série entre la tension de source Vcc et la terre GND. Lorsque la température de l'environnement de travail augmente, la résistance de la thermistance 40 à coefficient de température négatif diminue et, par suite, le signal de tension de référence divisée Vref augmente. Autrement dit, la valeur de consigne de la vitesse de rotation du ventilateur 50 augmente lorsque la température de l'environnement de travail augmente. A l'inverse, la valeur de consigne de la vitesse de rotation du ventilateur 50 diminue lorsque la température de l'environnement de travail diminue. Puisque la thermistance 40 à coefficient de température négatif joue un rôle de compensation de température, la vitesse de rotation du ventilateur à courant continu sans balais 50 peut être réglée lorsque la température de l'environnement de travail varie et on peut ainsi obtenir une dissipation optimale de la chaleur. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), si la compensation de température n'est pas nécessaire, alors le signal de tension de référence Vref peut être simplement engendré par un diviseur de tension constitué de deux résistances qui sont connectées en serie entre la tension de source Vcc et la terre GND. Ainsi que cela ressort ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Circuit de commande à modulation de largeur d'impulsion (1) pour un ventilateur à courant continu sans balais (50), ledit ventilateur (50) comportant une borne de source (V+), une borne de terre (G) et une borne de détection de signal (T), ledit circuit (1) comprenant un circuit redresseur (10), qui reçoit un signal de tension de ladite borne de détection de signal (T) dudit ventilateur (50) et qui engendre un signal de tension continue redressé (V1) un comparateur (20), qui compare ledit signal de tension continu redressé (V1) avec un signal de tension de référence (Vref) ; et un dispositif de commutation (30), qui est fermé si ledit signal de tension continue redressé (V1) est inférieur audit signal de tension de référence (Vref) et qui est ouvert si ledit signal de tension continue redressé (V1) est supérieur audit signal de tension référence (Vref) de sorte que ledit ventilateur (50) est alimenté par intermittence et la vitesse de rotation (n) du dit ventilateur (50) est réglée et maintenue à une valeur constante. 2.- Circuit suivant la revendication 1, dans lequel ledit circuit redresseur (10) comprend un redresseur demi-onde. 3.- Circuit suivant la revendication 2, dans lequel ledit redresseur demi-onde est formé par deux diodes (12,13). 4.- Circuit suivant la revendication 1, dans lequel ledit circuit redresseur (10) comprend en outre un filtre RC. 5.- Circuit suivant la revendication 4, dans lequel ledit filtre RC est constitué d'une résistance (14) et d'un condensateur (15). 6.- Circuit suivant la revendication 1, dans lequel ledit circuit redresseur (10) comprend en outre un condensateur (11) qui isole la composante de tension continue existant dans ledit signal de tension reçu. 7.- Circuit suivant la revendication 1, dans lequel ledit signal de tension de référence (Vref) est engendré par un diviseur de tension. 8.- Circuit suivant la revendication 7, dans lequel ledit diviseur de tension est constitué d'une thermistance (40) et d'une résistance (42). 9.- Circuit suivant la revendication 7, dans lequel ledit diviseur de tension est constitué de deux résistances. 10.- Circuit suivant la revendication 2, dans lequel ledit dispositif de commutation (30) est constitué d'un transistor.