статьи modd1ng.com

“Лечение” треска \ вибрации мотора вентилятора Thermaltake TT-1225 (A1225M12S)

“Блин, каким оказывается многогранным может быть треск мотора...”
(с)Mortis

I. Мотор вентилятора Thermaltake TT-1225 (A1225M12S)
Мотор собран на широко распространенной ИМС ATS276 - это можно увидеть даже не разбирая вентилятора, микросхема видна в щель между крыльчаткой и ступицей:

. “Родная” схема Thermaltake TT-1225 (A1225M12S) приведена на рис. 1 (восстановлено по печатной плате).

Рис. 1

Эта ИМС имеет выходные ключи, собранные по схеме с открытым коллектором. Для управления магнитным полем индуктора управляющая схема поочередно подключает то одну, то другую обмотку к источнику питания. На транзисторе VT1 собран выходной каскад тахометра.

В этой схеме для “смягчения” коммутации в выходных цепях ИМС предусмотрены два конденсатора по 2,2 мкФ. Однако часть элементов китайскими умельцами не распаиваются. Они на схеме помечены зеленым цветом. Это диод VD1, защищающий мотор от переполюсовки питающего напряжения и уменьшающий уровень помех в цепи питания +12 В, три блокировочных конденсатора и резистор в базовой цепи транзистора VT1. На следующем рисунке эти элементы на печатной плате помечены соответственно оранжевым, оранжевым и белым цветами.

Рис. 2

Кроме того, желтым цветом помечены элементы тахометра, красным – обмотки индуктора, коричневым ИМС ATS277 и зеленым – "смягчающие" коммутацию конденсаторы.
В результате получилась следующая схема.

Рис. 3

Для “смягчения” коммутации в дальнейшем будем использовать интеграторы, собранные на транзисторах VT2 и VT3 с интегрирующими конденсаторами С (рис. 4). Без этих конденсаторов (при нулевой их емкости) интеграторы становятся просто инверторами. Для улучшения параметров интеграторов используются составные транзисторы КТ972А с очень большим коэффициентом усиления. Эти транзисторы имеют так же в выходной цепи диоды, не позволяющие появляться отрицательному напряжению на коллекторе.

Рис. 4

Резисторы номиналами 30 кОм и 6,2 кОм обеспечивают режим работы интеграторов по постоянному току и симметрируют выходное напряжение. Необходимость симметрирования обусловлена резким изменением выходного сопротивления ключей, собранных по схеме с открытым коллектором.
Так как интеграторы не только “сглаживают” форму управляющих сигналов, но и меняют фазу их на противоположную, то пришлось подавать управляющий сигнал с вывода 2 ИМС уже не на верхний по схеме вывод индуктора, а на нижний. Аналогично управляющий сигнал с вывода 3 ИМС подается через интегратор не на нижний по схеме вывод индуктора, а на верхний.

Примечание. Исследования мотора удобно проводить с использованием временной монтажной платы. На этой плате. Монтажная плата представляет собой, например, картонку с закрепленными шинами, на которых и распаиваются необходимые элементы. Плата соединяется как с источником питания, так и с мотором.

Рис. 5

Для удобства работы с мотором от него следует вывести провода не только для подключении питания и тахометра, но и еще четыре дополнительных провода от выходов ИМС и обмоток индуктора. Проводники на печатной плате, соединяющие выходы ИМС и обмотки индуктора следует перерезать (рис. 6).

Рис. 6

С платы мотора следует также выпаять "смягчающие" коммутацию конденсаторы емкостью по 2,2 мкФ. Их при проведении экспериментов будем распаивать на временной монтажной плате.

За исходную форму управляющих сигналов на индукторе (на схеме точки А и В) примем форму сигналов при нулевой емкости (отсутствии) как интегрирующих конденсаторов С, так и "смягчающих" коммутацию конденсаторов емкостью по 2,2 мкФ. В одном большом делении 5 V/Дел по вертикали и 5 mS/Дел по горизонтали. Для удобства рассмотрения выбросов линию развертки опустим вниз на три деления (рис. 5 слева).


Рис. 7

Как видно коммутирующие сигналы на индукторе (на схеме точки А и В) имеют практически прямоугольную форму с очень крутым фронтом и срезом (рис. 5 справа). Имеются значительные выбросы обратного напряжения на катушках мотора (даже на экране целиком не помещаются). В нижней части импульсов выбросы обрезаются диодами, входящими в состав транзисторов КТ972.
Явно, громко слышны как треск, так и рокот мотора.

II. “Лечение” треска \ вибрации мотора вентилятора Thermaltake TT-1225 (A1225M12S)

Установим в схему мотора штатные "смягчающие" коммутацию конденсаторы емкостью по 2,2 мкФ.

Рис. 8

Форма коммутирующих сигналов осталась практически прямоугольной, хотя амплитуда выбросов обратного напряжения на катушках мотора значительно уменьшилась. Треск уменьшился сильно, рокот только чуть-чуть. Гул крыльчатки не изменился.

Пойдем дальше и выясним, как влияют на форму коммутирующих сигналов интегрирующие конденсаторы. Для этого отключим штатные "смягчающие" коммутацию конденсаторы и подключим для начала интегрирующие конденсаторы емкостью всего 0,01 мкФ.


Рис. 9

Ого! Неожиданно! Тут не только выбросы стали меньше. Явно и прилично возросли длительность фронта и среза. И результат не замедлил сказаться. Треск практически пропал, несколько уменьшился рокот, да и вроде немного гул крыльчатки.

Опять установим в схему мотора штатные "смягчающие" коммутацию конденсаторы емкостью по 2,2 мкФ. Может тут совместно с интегрирующими конденсаторами и будет нам счастье.

Рис. 10

Да…. Не тут-то было. Разницу в форме на глаз и заметить трудно. Если только чуть-чуть-чуточку уменьшилась амплитуда выбросов обратного напряжения. А в шумах разница и вовсе незаметна.

Пойдем дальше. Опять отключим штатные "смягчающие" коммутацию конденсаторы и подключим интегрирующие конденсаторы теперь вначале емкостью 0,022 мкФ, потом 0,047 мкФ и затем 0,1 мкФ.


Рис. 11

Опять возросли длительность фронта и среза. Однако снижаются обороты на 12, 20 и 25 процентов соответственно. На 17, 24 и 32 процента растет потребляемый ток. Начинают теплеть обмотки индуктора. Треска нет. Соответственно с ростом емкости уменьшается рокот мотора. При емкости 0,022 мкФ работа мотора с трудом улавливается с расстояния в десяток-другой сантиметров, а при емкости 0,047 мкФ практически полностью маскируется гулом крыльчатки и шелестом воздуха. Сглаживание формы коммутирующих сигналов и солидное падение оборотов при емкости в 0,1 мкФ приводит к резкому уменьшению гула крыльчатки. Теперь гул крыльчатки настолько тих, что надо прислушиваться, чтобы различить его на фоне шелеста воздуха и шумов подшипников. А рокот мотора чуть различим только при прослушивании вентилятора прижатого торцом корпуса вплотную к уху. Мотор при интегрирующих емкостях в (0,047…0,1) мкФ работает очень и очень тихо.
Однако обмотки горячеют.

Попробуем опять проверить влияние штатных "смягчающих" коммутацию конденсаторов емкостью по 2,2 мкФ. Может теперь совместно с интегрирующими конденсаторами в 0,1 мкФ от них будет толк (рис. 10).

Рис. 12

Нет, надежды напрасны. При наличии интегрирующих конденсаторов толку от штатных "смягчающих" конденсаторов нет. Отключаем их и больше к ним не возвращаемся.

Попробуем теперь подключить интегрирующие конденсаторы емкостью 0,22 мкФ (рис. 11).

Рис. 13

Обороты упали на 64 процента (почти втрое). Шума нет, но потребляемый ток возрос в полтора раза и обмотки нагрелись настолько, что рука еле-еле терпит. Негоже это.

Для удобства сравнения и выбора решения о номиналах элементов результаты исследований сведены в таблицу (правда, уровни шумов отсутствуют, измерять нечем).

Примечание. Все исследования проводились при номинальном напряжении питания вентиляторов 12 В. Во время поведения всех экспериментов заметного роста температуры конденсаторов и транзисторов замечено не было.

Рис. 14

В ходе экспериментов опять подтвердилось влияние на шум двигателя не только электроники, но и всего остального, например, крыльчатки. Испытывал три крыльчатки.

1. “Родную” 7 лопастную от Thermaltake TT-1225 (A1225M12S).

2. 9 лопастную крыльчатку от GlacialTech SilentBlade GT1225EBDL-1.

3. 7 лопастную крыльчатку от JACKYTECH JT12025L12SA.

Несмотря на то, что форма сигнала (испытания проводились для емкости интегрирующего конденсатора 0,047 мкФ), обороты, потребляемый ток почти не отличаются, производительность вентилятора и шум сильно зависят от крыльчатки.

При равных оборотах дует лучше других 9 лопастная крыльчатка от GlacialTech, а самая тихая 7 лопастная крыльчатка от JACKYTECH JT12025L12SA.

Отличия по гулу между крыльчатками выражены очень резко. Самая гудящая - родная прозрачная от Termaltake A1225M12S.

III. Добавляем изящества.

В принципе, с выносом интегрирующей платки на проводах можно не связываться и просто распаять все прямо на плате вентилятора. Демонстрирую на примере второго A1225M12S, который до сих пор ждал своей очереди в ящике.

Перед началом переделок проверим на всякий случай у моторов сопротивление обмоток. Сопротивление каждой из обмоток должно быть около 25 Ом. Разброс в 10…15 % вполне приемлем.

Модернизацию следует начать с заготовки дополнительных элементов согласно рассмотренной уже схемы.

Рис. 16

Далее на печатной плате следует, как на рисунке ниже, перерезать проводники.

Рис. 17

Потом на печатной плате распаиваются два конденсатора по 47 нФ и два резистора по 6,2 кОм. Причем конденсаторы по 47 нФ впаиваются взамен штатных "смягчающих" коммутацию конденсаторов емкостью по 2,2 мкФ. Распайка резисторов показана на рисунках.

Один из них распаивается между одним из выводов конденсатора на 47 нФ и третьим выводом ИМС ATS276.

Рис. 18

Другой резистор аналогично распаивается между выводом другого конденсатора на 47 нФ и вторым выводом ИМС ATS276.


Рис. 19

Для этого около ИМС ATS276 “проковыривается” отверстие. Можно и просверлить, но я, например, именно проковырял его острым трехгранным шилом, что проще и быстрее.

Рис. 20

Затем на печатной плате распаиваются два транзистора КТ972 и два резистора по 30 кОм.


Рис. 21

И, наконец, распаиваются провода от разъема и “провода подсветки”.


Рис. 22

Осталось установить мотор на место, собрать вентилятор, и наслаждаться тишиной творенья рук своих….

vvc1
22.03.2008