电路方案分析（二十一）笔记本电脑散热风扇参考设计

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参考资料：
TIDA-00578
DRV10963

1.设计概述

低声学噪音控制器，适用于个人手持设备和医疗设备；
低静态电流，适用于直流电池供电；
无传感器的180°正弦电机控制用户可配置的启动配置文件，便于操作不同电机；
直径3厘米的PCB设计，与小型封装风扇外壳兼容；
无需固件或软件。

应用场景：

5-笔记本电脑冷却风扇；
5-PC冷却风扇；
USB风扇应用；
游戏站CPU风扇；
需要低噪音的医疗设备。

2.设计方案

DRV10963是一款三相无传感器电机驱动器，内置集成功率MOSFET。嵌入式专有的无传感器180度正弦换相方案显著降低了声学噪声。与其他解决方案相比，具有正弦反电动势(BEMF)轮廓(叶片直径为8厘米)的三相 5V笔记本电脑/笔记本电脑冷却风扇电机可将整体声压级(声噪声)降低 2 dB。

图2显示了图1中BEMF波形的频率成分。第三谐波和第五谐波至少比基波成分低20分贝。因此，电动机的BEMF更接近正弦波形。

该无刷直流电机系统采用DRV10963驱动芯片和通用5V笔记本电脑散热风扇电机。正弦波控制方案适用于需要低噪音的5V风扇应用场景。电机工作电压范围为2.1至5.5V，最大电流500mA。电机转速通过微控制器提供的PWM信号进行控制。系统支持低静态电流待机模式。电机驱动级集成多重保护功能，包括短路保护、直通保护、欠压保护、过温保护以及堵转检测。

(TI)的DRV10963驱动器适用于对低噪音性能有要求的应用场景，并能通过外部引脚FR实现运行中即时改变转向(正转或反转)。此外，该器件支持用户灵活设置不同占空比启动，并通过外部PWM引脚调节PWM信号占空比来控制转速。FG信号输出可监测电机转速的电气周期。

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DRV10963芯片内嵌的核心硬件逻辑将按照FR输入引脚指示的方向驱动三相电机（5V笔记本电脑散热风扇）。在参考设计中，FR引脚被置为高电平。转速由PWM引脚（15至100KHz）的占空比决定。芯片内部相位输出切换频率约为25KHz，该频率超出人类听觉范围。

3.原理图设计