Le nouveau circuit intégré de commande de ventilateur fait souffler un vent frais et écologique
July 27, 2011 - Tessenderlo, Belgium
Melexis lance aujourd’hui sa solution intelligente pour des systèmes de ventilation économes en énergie. Robuste et performant, le MLX90287 est un CI de commande à effet Hall entièrement intégré, permettant de réguler la vitesse de rotation du ventilateur à l’aide de signaux PWM ou analogiques. Les équipements informatiques, tels que les ordinateurs de bureau et les consoles de jeux, pourront en bénéficier, de même que des applications automobiles comme les phares LED.
Le MLX90287 est une solution monopuce de commande de ventilateurs silencieux à bobine unique sans balais, dont la vitesse est régulée. Affichant une tension d’alimentation en fonctionnement comprise entre 4,5 V et 16 V, le MLX90287 est destiné aux applications de ventilation 12 V, couramment utilisées. L’étage de puissance intégré facilite la commande des ventilateurs d’une intensité nominale pouvant atteindre 550 mA (courant continu) dans la majorité des applications. Capable de fonctionner à des températures ambiantes comprises entre -40 et 150 °C, cet équipement convient même dans les environnements rudes, notamment automobiles, industriels, militaires et aéronautiques.
Le dernier cri en matière de refroidissement écoénergétique consiste à réguler et optimiser la vitesse de rotation du ventilateur selon la charge thermique du système. Prenons à titre d’exemple un processeur informatique. Si un travail de bureau ordinaire génère une faible charge, rien ne sollicite plus le système que l’utilisation intense de jeux en 3D. C’est pourquoi maintenir en permanence le mécanisme de refroidissement au maximum de ses capacités entraîne une perte d’énergie et un niveau sonore élevé dû au flux d’air créé par le ventilateur.
Le MLX90287 permet de réguler la vitesse du ventilateur en toute simplicité à l’aide de techniques numériques ou analogiques. Les dernières architectures de refroidissement de l’unité centrale exploitent un signal PWM (« Pulse Width Modulation » ou modulation de largeur d’impulsions) à haute fréquence dont le rapport cyclique effectif est proportionnel à la vitesse de refroidissement souhaitée. Contrairement aux autres solutions, le MLX90287 accepte directement, sans circuits externes, une large plage de fréquences PWM allant de 100 Hz à 100 KHz. Ceci convient aussi bien aux nouveaux systèmes, en général cadencés à au moins 25 KHz, qu’aux anciens systèmes utilisant une basse fréquence. D’autres architectures exploitent un signal analogique, voire des capteurs de température. Le MLX90287 peut ajuster la vitesse du ventilateur au moyen d’un simple potentiomètre, une solution à laquelle recourent nombre d’amateurs de jeux pour une maîtrise totale, ou d’un thermisteur pour un réglage automatique sur la température réelle du système.
Souvent, les architectes informatiques doivent trouver une solution pour maintenir au minimum la vitesse de rotation du ventilateur en cas de défaillance du système ou en mode veille. Le MLX90287 permet de régler la vitesse minimale en toute facilité et avec souplesse à l’aide d’un diviseur de tension externe. Seules deux résistances peu onéreuses suffisent à apporter une entière liberté. En cas de non-nécessité d’un réglage de vitesse minimale, ces deux résistances deviennent superflues. Tout simplement.
Les ventilateurs posent fréquemment le problème du courant de crête ou de démarrage nécessaire pour passer de l’arrêt à la vitesse de rotation nominale. Ce pic de courant est généralement deux à trois fois supérieur à la consommation moyenne en cours de rotation normale. Les concepteurs doivent donc en tenir compte pour l’alimentation et la fiabilité du système. Le MLX90287 intègre un démarreur progressif permettant de gérer intelligemment le pic de courant au démarrage. Les mécanismes classiques de démarrage progressif accroissent la puissance effective de façon linéaire et sur un certain temps jusqu’à atteindre la pleine puissance. Cette méthode présente des inconvénients évidents pour les ventilateurs de grande taille. À faible puissance, l’inertie mécanique risque d’empêcher la mise en mouvement du ventilateur. Mais, s’il parvient à démarrer, le ventilateur risque de tourner à plein régime, alors même que le système nécessite deux fois moins de puissance, d’où une consommation inutile d’énergie. Le démarrage progressif intelligent du MLX90287 transmet d’emblée juste assez de puissance pour vaincre l’inertie et permettre une rotation immédiate. Puis, tout en augmentant la puissance, le MLX90287 contrôle le passage des aimants du moteur à l’aide de son capteur à effet Hall intégré et adapte la puissance aux besoins du système. Le MLX90287 permet donc à tout type de ventilateur de démarrer correctement à la consigne de vitesse minimale tout en supprimant le pic de courant au démarrage.
Le MLX90287 comporte par ailleurs les toutes dernières technologies d’insonorisation employées sur les CI de commande de ventilateur Melexis. Nouveauté du récent MLX90285, la technologie Melexis de commutation douce « active » optimise automatiquement la réduction du bruit selon la vitesse de rotation du ventilateur. Dès lors, si le moteur est particulièrement efficace et le niveau sonore bas à une vitesse de rotation élevée, le bruit s’avère encore plus faible à vitesse réduite.
La commutation douce permet de réduire le bruit des ventilateurs à l’équivalent d’un chuchotement, même en cas de faible charge du système.
Le MLX90287 est fourni avec un compte-tours (générateur de fréquence) protégé contre les courts-circuits et doté d’une sortie collecteur ouvert, permettant d’évaluer la vitesse de rotation. Il comporte également une protection contre l’inversion de polarité sur l’ensemble de l’alimentation, ainsi qu’une protection intégrée contre le blocage du rotor, qui évite la surchauffe des bobines du moteur en cas de blocage mécanique. Une protection thermique prévient en outre l’endommagement du MLX90287 si un court-circuit dans les bobines du moteur devait entraîner une hausse de température anormale. Enfin et surtout, le coefficient de décharge électrostatique de plus de 6 000 V (modèle du corps humain) assure une marge de sécurité confortable lors du montage ou de l’utilisation du module.
Le MLX90287 se présente sous forme d’un boîtier SOIC à 8 broches montées en surface. Le boîtier SOIC de Melexis est respectueux de l’environnement et conforme aux normes écologiques, notamment en matière de limitation des substances dangereuses (sans plomb, sans halogène).
Remarquable solution de commande de ventilateur avec régulation de vitesse, le MLX90287 apporte une légion d’avantages dont la simplicité d’utilisation n’est pas des moindres. Directement compatible PWM avec les caractéristiques techniques des ventilateurs PWM d’Intel et assurant une régulation à la fois analogique et thermique de la vitesse, le MLX90287 offre un niveau exceptionnel de souplesse d’utilisation et d’intégration dans une puce au service d’un large éventail d’applications de ventilation.
Le MLX90287 est disponible pour une production en grande quantité, des prototypes étant fournis sur demande.
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