风扇控制器TC650及TC651

TC650及TC651是带有温度传感器用于无刷直流风扇速度控制的集成电路。这两个器件主要特点：根据检测的温度来控制风扇转速，达到合理的散热功能，既减小风扇噪声、延长风扇寿命，又能节省电能；工厂已在器件内设定温度控制的范围，并分成多级PWM控制，使用户无需设定及外设电阻元件，电路简洁、使用方便；从25℃到+70℃，其典型精度可达±1℃；低功耗，静态电流典型值50μA；工作电压范围2.8～5.5V；内部有超温报警信号(Tover)输出(电平信号)；工作温度-40℃～+125℃。

　　
这两种芯片主要应用于个人计算机过热保护、机顶盒、笔记本电脑、数据通信装置、电源系统里的散热风扇控制。

管脚排列与功能
　　
TC650及TC651采用8脚MSOP封装，其管脚排列相同，如图1所示，各管脚功能如表1所示。



表1 TC650/651管脚

管脚	符号	功　　能
1	VDD	电源输入端(2.8-5.5V),可与风扇电源无关
2	NC	空脚
3	SHDN	风扇关闭控制端,低电平(15%VDD以下)有效。在关闭状态时,仍能检测温度。若温度超过报警温度,则TOVER端输出低电平报警信号
4	GND	地
5	NC	空脚
6	TOVER	超温报警信号输出端,超温时输出低电平
7	GND	地
8	PWM	PWM风扇驱动输出端,输出脉冲幅度接近电源电压,正常频率是15Hz

结构与工作原理
　　
TC650及TC651的内部结构如图2所示。它由温度传感器，A/D变换器(将温度信号转换成相应的数字信号)，由工厂设定的温度下限TL、温度上限TH、超温报警阀值温度TOVER及温度分档值T1～T4存入内部存储器，占空比逻辑控制电路，振荡器及反相驱动器等组成。



测温二极管检测发热器件的温度后，由A/D变换器转换成相应的数字信号，此信号与存储器存的温度相比较后，去控制占空比逻辑控制电路，经反相驱动器输出相应的占空比脉冲(PWM信号)来驱动外接双极型晶体管或场效应管，来控制直流无刷电机的转速(风扇的转速与占空比大小成比例)。
　　
TC650与TC651的不同在于PWM占空比的输出，如表2所示。

表2

型号	TC650	TC651
温度(T=TJ)	PWM占空比输出	PWM占空比输出
T<TL	40%	关断
TL≤T<T1	50%	50%
T1≤T<T2	60%	60%
T2≤T<T3	70%	70%
T3≤T<T4	80%	80%
T4≤T<TH	90%	90%
TH≤T<TOVER	100%	100%
TOVER≤T	TOVER输出低电平	TOVER输出低电平

注: TOVER=TH+10℃

表3

范围	TL(℃)	TH(℃)	后缀
10℃	25	35	AC
	30	40	BD
	35	45	CE
15℃	25	40	AD
	30	45	BE
	35	50	CF
20℃	25	45	AE
	30	50	BF
	35	55	CG
30℃	25	55	AG

表2中TL、TH、T1～T4及TOVER已由工厂设置好，如表3所示。T1～T4为温度间隔=(TH-TL)/5。
　　
例如，TL=25℃、TH=35℃，则T1～T4的各级温度间隔=(35℃-25℃)/5=2℃；即T1=27℃，T2=29℃，T3=31℃，T4=33℃。TOVER=TH+10℃，即TOVER=45℃（工厂在芯片内设定好）。这种器件的型号为TC650AC或TC651AC，AC为型号后缀。
　　

从表2可以看出TC650与TC651的区别：在使用TC650时，即使检测的温度T<TL，PWM端输出占空比为40％脉冲，直流无刷电机以低速转动；而TC651在T<TL时，PWM端无输出，直流无刷电机是不转的。当T>TL后，两者运转是相同的。
　　
如果风扇电机有故障或外接晶体管损坏，使温度上升到TOVER以上（TOVER=TH+10℃），则TOVER由高电平转变为低电平。此信号一般输入到微控制器，说明温度控制有故障，由微控制器实现声光报警或其他措施（如切断负载等）。TOVER有5℃的滞后温度，以防止产生振荡。
　　
关闭控制可在SHDN端加低电平来实现，此时PWM端输出为低电平，晶体管截止，风扇电机不工作。这种关闭控制适用于笔记本电脑或其他便携式电子产品在充电时无需风扇运行的情况。在关闭状态时，耗电约50μA。

应用电路
　　
TC650及TC651的典型应用电路如图3所示。工作电压为5V，直流无刷电机工作电压为12V，额定电流为500mA。风扇控制器的SHDN及TOVER与微控制器接口，用于控制关闭PWM输出及超温报警。外接电阻R用来调节NPN三极管的集电极电流（R值的大小与三极管的β有关）。NPN三极管的ICM应大于风扇电机的额定电流，耐压要高于电机的工作电压。