电路将PWM转换为放大和缓冲的线性信号

一个简单的电路将低压PWM信号转换为放大和缓冲的线性输出。用于风扇速度控制，它允许 3.3V 输入提供 12V 风扇的线性控制。

Maxim生产各种带PWM输出的风扇速度控制器，以控制风扇速度与温度的关系。这些通过关闭和打开风扇的电源来工作。风扇的速度与占空比一起设置风扇的速度。在许多情况下，这些的典型应用电路就足够了。但是，在某些情况下，由于风扇调制产生的可听见噪音，需要为风扇提供恒定的电源。

如果循环风扇电源产生的噪声太大，请考虑图1所示电路。在这种情况下，互补的BJT （Q1）和PMOS FET （Q2）构成线性放大器。

图1.一个简单的电路将低压PWM信号转换为放大和缓冲的线性输出。

电路按以下方式工作。Q1中PNP的基极是放大器的同相输入，NPN的发射极是反相输入。PNP作为发射极跟随器偏置，NPN既用作发射极跟随器，又用作初始增益元件。由于PNP和NPN在大致相同的电流密度和温度下工作，因此两个输入电压大致相互跟踪。从反相输入流出的任何电流都会镜像到 NPN 集电极，从而在电阻 R2 两端产生压降。横跨 R2 的跌落驱动 V一般事务人员Q2，在Q2的漏极（放大器输出）处放大。输出上升到足以将反相输入归零至近似零电流的电压，此时放大器已达到稳定的工作点。

规格的放大器具有约100mV的输出失调，主要是由于迫使压降穿过R3至Q2的VGS门限。考虑到风扇速度控制的目标应用，这是无关紧要的。该放大器的增益配置为+4，适合接收3.3V PWM信号，并在PWM信号接近12%占空比时电平转换至100V最大输出摆幅。

由于其双互补结构，选择了CMXT3946作为Q1，但这可以用分立晶体管代替，几乎没有性能下降。ZXM61P02 PMOS FET 是大多数单风扇的理想选择，其 800mW 的最大功耗使其能够在 133V 输出下驱动高达 6mA 的风扇电流。由于大多数风扇的工作近似于阻性，因此在250V时峰值电流为12mA或更低的风扇应该是可以接受的。当然，应在风扇的工作范围内测量风扇，以确保功耗在PMOS FET的规格范围内。如果驱动多个风扇或大电流风扇，则应用SOIC MOSFET代替所示的SOT23器件。

如图所示的电路没有输入滤波器的值。选择一个截止频率，1 / [6.28 * R * C]至少比PWM频率低二十倍频程，以减少输出端的PWM纹波。由于电路的高输入阻抗，电阻值高达100kΩ是可以接受的。

审核编辑：郭婷