接上：阿昆聊散熱風扇的調速策略介紹及其設計思路（一）
接上：阿昆聊散熱風扇的調速策略介紹及其設計思路（一）
四、風扇調速策略的設計
? ?在前面歸納的6種類型的風扇轉速與溫度的對應關系，實際上可以分為2類，前面5種是轉速和溫度都有對應關系。最后一種是轉速和溫度沒有對應關系，最終目標只有是要把設備溫度維持在一個溫度范圍不變。
示例參考：
例：某中控設備設計的工作溫度范圍是-5℃-40℃，風冷，需要制定以環境溫度為參考基準的調整策略
第一步：設計PCB時在合適位置增加環境溫度傳感器
根據產品應用特點，將工作溫度以40℃和25℃為上下界限，5℃為區間長度，劃分5個區間。然后測試在各個環境溫區內，調整風速轉速，直到設備散熱表現合理，記錄這個時候的轉速和溫度值，編制《調速策略關系表》。
溫度區間劃分 | 測試結果 | ||
溫度區間 | 環境溫度范圍 | 滿足散熱要求的對應轉速 | 對應溫度傳感器測試值 （一般稍高于周轉環境） |
1溫區 | ≦25℃ | 3000轉 | ≦27℃ |
2溫區 | 26-30℃ | 3500轉 | 28-32℃ |
3溫區 | 31-35℃ | 4000轉 | 33-37℃ |
4溫區 | 36-40℃ | 4500轉 | 38-42℃ |
5溫區 | ≧40℃ | 5000轉 | ≧43℃ |
第二步：把測試得出的對應關系結合想要設計的狀態轉成程序寫入CPU。第三步：驗證完善
4.2風扇轉速與溫度無一一對應
? 目標控制速的核心是將一個產品的溫度維持在某個溫度點或范圍，不要讓溫度高了，也不要讓溫度低。
? ? 例：和家用燒水壺類似，我們把水燒開到100℃后，不能直接喝，需要溫度降下來，比如我們想喝熱水，降到42℃最合適，但如果燒開后一直不管，溫度肯定最終會降到室溫比如28℃。這個時候 就需要求通過加熱方式和散熱方式來讓其保持在一個平衡值，100℃往下降通常是自然散熱方式，當低于42℃，系統會啟動加熱程序來讓水溫維持 ，如果水溫加熱高了，又關閉加熱繼續散熱，反復讓其保持在要求的平衡范圍。
? ?溫度數值和轉速間沒有直接關系。取而代之的是溫度傳感器檢測值和目標溫度之間的差值，與轉速需要調整大小的關系。
? ?環境溫度傳感器的讀數不能作為控速目標，只能依據芯片內置或板載反映芯片溫度的傳感器。原因在于：
1、改變風扇轉速對環境溫度傳感器的讀數影響小。
2、將環境溫度傳感器讀數控制到某一數值保證不了設備散熱風險。
核心點：確定風扇轉速調整量和測試值與目標值的溫差之間關系。
目標溫度的合理設計：通常將定為芯片長期工作溫度要求減5℃。（如：芯片長期工作溫度為105℃，目標溫度為100℃）。
示例參考：目標控速策略
?先將風扇轉速檔位分為十檔
風扇檔位 | 風扇轉速比（%） | 風扇檔位 | 風扇轉速比（%） |
1 | 50 | 6 | 75 |
2 | 55 | 7 | 80 |
3 | 60 | 8 | 85 |
4 | 65 | 9 | 90 |
5 | 70 | 10 | 100 |
?轉速調整示意。（芯片長期工作溫度為105℃，目標溫度為100℃，根據測試結果，設定風扇步進量）。
狀態 | 溫度傳感器測試值℃ | 目標溫度差值℃ | 轉速調整檔位 |
超過目標溫度 目標溫度為100℃ | 105 | 5 | 3 |
103 | 3 | 2 | |
101 | 1 | 1 | |
低于目標溫度 目標溫度為100℃ | 99 | -1 | -1 |
97 | -3 | -2 | |
95 | -5 | -3 | |
93 | -7 | -4 |
如：若溫度傳感器顯示95℃，則目標溫度為100℃，這時將轉速檔位調低3個檔位，溫度傳感器的數值后面就會變到100℃，所以設置-5℃的溫差對應風扇降低3檔位。
目標控速前期的檔位調整幅度的測試關鍵是弄清如下問題：風扇轉速要改變多少，才能使當前溫度傳感器數值變為目標數值。
上述的調整思路一般來說可以得到一個較合理的轉速和散熱表現，但是當風扇處于不同檔位時（初始），提高相同幅度的檔位，對系統散熱能力不一樣，如風扇檔位從1檔到2檔（50%到55%）和從8檔到9檔（85%到90%），雖然都是提升一檔，但實際轉速確相差很遠，導致散熱幅度提升會差別非常明顯，這可能會導致轉速的震蕩。對于一些精品產品的精細化設計，目標控速中風扇轉速調節需要使用相對更靈敏的算法：PID調速。
PWM是一個方法，而PID是這個方法中，可以精確控制的一種算法。PID調速比例作用是能迅速作用但是有余差，積分作用比較緩慢但是可以消除余差，微分作用一般應用比較少，常用于滯后比較大的情況，具有超前調節的作用。PWM調速是通過調節占空比來調節速度，也就是說在高電平的時候轉動，低電平時候停止轉動，由于間隙很小，所以給我們的感覺就是一直在轉動，只不過速度減慢。
后記
并非所有只要有個風扇的電子設備就需要搞調速設計，這主要取決于產品本身的可靠性要求(讓風扇在低熱量時也高速運轉，減小壽命）、噪音要求（低轉可降低噪音）、成本要求（增加調速，成本必然增高），產品價值和預期壽命（本身產品就是個低價小玩具或生活用品，價值也很低，壽命可能就計劃在半年）、應用場景（如應用于需要安靜的校園還是戶外 ）等綜合評估。調速的設計尤其是精細化的調速設計也是需要大量的測試數據和經驗積累才能做好。
