Il controllo termico nei sistemi elettronici è un aspetto cruciale per garantire la stabilità operativa e la longevità dei componenti. Tradizionalmente, le ventole di raffreddamento sono gestite tramite sistemi on/off basati su termostati meccanici o sensori NTC collegati a circuiti a soglia fissa. Tuttavia, questa modalità non è energeticamente efficiente né offre una regolazione adeguata alle variazioni termiche. Il progetto qui descritto propone una soluzione avanzata per regolare automaticamente la velocità delle elettroventole in corrente continua (brushed o brushless) utilizzando un controllo proporzionale alla temperatura tramite modulazione PWM.
Il cuore del circuito è il TC648 della Microchip, un controller PWM dedicato alla gestione termica delle ventole. Il chip riceve in ingresso un segnale da un termistore NTC da 10 kΩ a 25 °C, elaborandolo per generare un duty-cycle PWM proporzionale alla temperatura rilevata. Il range tipico della tensione d’ingresso (VIN) varia da 1,25 V a 2,65 V, corrispondente a un duty-cycle compreso tra 0% e 100%. La regolazione fine avviene tramite partitori resistivi e consente un controllo fluido del flusso d’aria, migliorando la silenziosità del sistema e riducendo l’usura della ventola.
Nel progetto è adottata la modalità di spegnimento automatico del TC648. Quando la temperatura rilevata è inferiore a una soglia definita (25 °C nel caso specifico), la ventola viene completamente disattivata, con un consumo minimo in standby (25 µA). Al superamento della soglia, con l’aggiunta di isteresi per evitare commutazioni instabili, il controllo PWM viene riattivato progressivamente.
L’uscita PWM del TC648 comanda il gate di un MOSFET N-channel (BS170) che pilota la ventola collegata. La regolazione della velocità è quindi ottenuta tramite impulsi che modulano la tensione applicata al motore della ventola, adattando dinamicamente la sua velocità alla temperatura rilevata.
Il circuito include anche una linea OTF (Over Temperature Failure), che si attiva quando il duty-cycle raggiunge il 100%, segnalando l’eventuale inefficacia della ventilazione. Questa funzione di sicurezza è particolarmente utile in ambienti critici o in presenza di carichi termici elevati.
La frequenza di modulazione PWM, determinata dal condensatore C5, è impostata a 30 Hz, valore scelto per garantire compatibilità con una vasta gamma di ventole senza generare rumori udibili. Il timer di avvio del TC648 consente un’accensione dolce della ventola, riducendo le correnti impulsive e le sollecitazioni meccaniche.
L’alimentazione dell’intero sistema è garantita da un regolatore lineare 78L05, che fornisce i 5 V necessari al funzionamento del TC648, a partire da una tensione d’ingresso che può arrivare fino a 12 Vcc. Il circuito è progettato per pilotare ventole fino a 3A, offrendo così la possibilità di gestire ventole ad alta potenza o gruppi di ventole in parallelo.
La realizzazione pratica è semplificata da un circuito stampato compatto (36×42 mm) e da una lista componenti di facile reperibilità. Una volta assemblato, il sistema non necessita di tarature aggiuntive: basta alimentarlo e collegare correttamente la ventola per ottenere un controllo termico intelligente e automatico, ideale per progetti DIY, sistemi embedded, raffreddamento di alimentatori, dissipatori o piccoli server.
