h_nari @ 熊本市のブログ。電子工作、プログラミング、ゲーム、TV、 政治、インターネットなどに日々の思い付きを、 うだうだ~と書いていきたい。
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簡易FANコントローラ基板

小型化のため 簡易FANコントローラの 基板を製作した。 組み立てて動作を確認するが風量をコントロールできない。 以前試した 120mmFANは、ある程度コントロールできるが不安定。 新たに購入した 3個で1,480円のFANは全く反応しない。 常に全速力だ。

原因調査

最初PWMの周波数が範囲を外れているのではないかと考えた。 製作したコントローラのPWMは 18.8Khz。 ネットで調べると 25KHzという情報もある。 以前作ったESP32を使ったFANコントローラをPWMの 周波数を変更できるように改造し試したところ 5KHzでも50KHzでも問題なく風量をコントロールできる。

次にPWMのLowレベルの電圧が高すぎるのではないかと疑う。 普通のオペアンプ NJM4580CG を使用しているためLowレベルがGNDまで 下がりきらない。 1.3V程度ぐらいある。 回路図を以下に示す。

PWMの出力波形を以下に示す。

ブレッドボード上でトランジスタで回路を組み、 Lowレベルを下げたところ風量をコントロールできるようになった。 となれば解決方法は簡単だ。オペアンプをRail-to-Railの ものに交換してやれば良い。 幸い NJM2746Eが手持ちにあったので換装。 これで、ばっちり風量をコントロールできるようになった。

オペアンプ壊れる

これでメデタシメデタシ、PWMの出力波形をオシロでみようかと 思ったところ、オペアンプが熱い。火傷しそうなほど熱い。 風量のコントロールもできない。壊れてしまった。

原因を調べるべく NJM2746Eの電源の最大定格を見ると15V。 電源は12Vだが、DCジャックの抜き差しや、スイッチでのOn/Off で倍の電圧は出ると思ったほうが良い。 交換前のNJM4580CGは±18Vなので 36Vまでは耐えられる。 オシロで電源SWを入れたときの電源電圧を観測した波形を示す。 最大26Vぐらい印加されている。

対策

Rail-to-Railで電源耐圧30Vぐらいあるオペアンプがあれば 良いのだが、Rail-to-Railは低電圧用の技術だから そんなものは一般的でない。NJM2746Eの15Vは まだ高い方で 5.5Vなどというものも多い。 Rail-to-Railで±12Vという AD8397ARDZもあるが 単価530円で使いたくない。

みんな大好き NE555でPWM回路を組む案も検討するが 電源耐圧18Vぐらいで足りない。

レギュレータで電源を5V程度に落とし PWM信号を作り、 オペアンプの先に 2N7002Kでも つけてFANにつなげることにしよう。 レギュレータなら 78L05でも 耐圧30Vぐらいあるから大丈夫だ。

最後に

外部からくる電源に直接、普通のICをつなぐと やばいというのは知っているつもりだったが 見落としてしまった。注意しよう。