ในระบบปรับอากาศที่ทันสมัย, มอเตอร์พัดลม มีบทบาทสําคัญ พวกเขาต้องไม่เพียงแต่ให้การไหลเวียนของอากาศที่มั่นคง แต่ยังรับประกันการทํางานในระยะยาว มีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ มอเตอร์พัดลมและวงจรขับเคลื่อนได้รับการออกแบบให้มี "การป้องกันสามเท่า" ที่ซับซ้อน ได้แก่ การป้องกันกระแสเกิน การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน และการป้องกันอุณหภูมิสูงเกินไป กลไกการป้องกันเหล่านี้ทําหน้าที่เป็น "ผู้พิทักษ์" ของมอเตอร์ ตอบสนองต่อสภาพการทํางานที่ผิดปกติอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันความเสียหายหรืออุบัติเหตุร้ายแรงยิ่งขึ้น
การป้องกันกระแสเกิน: หยุด "น้ําท่วม" ในปัจจุบัน
การป้องกันกระแสเกินเป็นหนึ่งในมาตรการป้องกันที่พบบ่อยที่สุดสําหรับมอเตอร์พัดลม ซึ่งออกแบบมาเพื่อป้องกันมอเตอร์ไหม้เนื่องจากกระแสไฟมากเกินไป การเพิ่มขึ้นของกระแสที่ผิดปกติสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น ใบพัดลมติด แบริ่งติด วงจรขับเคลื่อนลัดวงจร หรือแรงดันไฟฟ้าผันผวนมากเกินไป เมื่อกระแสไฟฟ้าเกินค่าที่กําหนดของมอเตอร์ จะเกิดความร้อนจูลอย่างมีนัยสําคัญ ส่งผลให้อุณหภูมิคอยล์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ฉนวนเสียหายหรือหมดไฟในที่สุด
การป้องกันกระแสเกินสามารถทําได้หลายวิธี:
การตรวจจับกระแสของฮาร์ดแวร์: นี่เป็นวิธีที่ตรงและเชื่อถือได้มากที่สุด โดยทั่วไปวิศวกรจะเชื่อมต่อตัวต้านทานการตรวจจับกระแส (เช่น ตัวต้านทานแบบแบ่งหรือเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์) แบบอนุกรมกับวงจรขับเคลื่อนเพื่อตรวจสอบกระแสที่ไหลผ่านมอเตอร์แบบเรียลไทม์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานเกินเกณฑ์ที่กําหนดไว้ ชิปไดรเวอร์ (MCU/DSP) จะตรวจจับเหตุการณ์กระแสเกินและตัดไฟที่มอเตอร์ทันที วิธีนี้ให้การตอบสนองที่รวดเร็วและเป็นแกนหลักของวงจรป้องกัน
การจํากัดกระแสไฟของซอฟต์แวร์: ในไดรเวอร์มอเตอร์พัดลมที่ควบคุมด้วย PWM (Pulse Width Modulation) การจํากัดกระแสไฟสามารถทําได้ผ่านอัลกอริธึมซอฟต์แวร์ ชิปไดรเวอร์จะสุ่มตัวอย่างกระแสอย่างต่อเนื่อง เมื่อกระแสเข้าใกล้ระดับที่เป็นอันตราย MCU จะลดรอบการทํางาน PWM ในเชิงรุก ซึ่งจะช่วยลดแรงดันและกระแสเอาต์พุต ทําให้กระแสอยู่ในช่วงที่ปลอดภัย วิธีนี้ให้การป้องกันที่แม่นยํายิ่งขึ้นและป้องกันกระแสไฟกระชากชั่วคราว
ฟิวส์: การใช้ฟิวส์คอนเดนเซอร์แบบรีเซ็ตได้ (PPTC) หรือฟิวส์แบบใช้แล้วทิ้งที่อินพุตกําลังเป็นวิธีการป้องกันกระแสเกินที่ง่ายและมีประสิทธิภาพ เมื่อกระแสเกินระดับหนึ่ง ความต้านทานของ PPTC จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งจํากัดกระแส ในทางกลับกัน ฟิวส์แบบใช้แล้วทิ้งจะละลาย ทําให้วงจรขาดการเชื่อมต่อโดยสิ้นเชิง แม้ว่าจะง่าย แต่วิธีนี้ไม่สามารถกู้คืนได้โดยอัตโนมัติและจําเป็นต้องเปลี่ยนด้วยตนเอง
การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน: ป้องกันแรงดันไฟฟ้าพุ่ง
การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินจะจัดการกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟที่สูงผิดปกติเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น ความผันผวนของกริด ฟ้าผ่า หรือความล้มเหลวของโมดูลพลังงาน ล้วนทําให้แรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้นชั่วคราวได้ แรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอาจทําให้ชิปไดรเวอร์ (เช่น MOSFET) และตัวเก็บประจุเสียหายได้ และในกรณีที่รุนแรงอาจทําให้เกิดไฟไหม้แผงวงจรได้
วิธีการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน ได้แก่
ไดโอด TVS (Transient Voltage Suppressor): การเชื่อมต่อไดโอด TVS (Transient Voltage Suppressor) ขนานกับอินพุตแหล่งจ่ายไฟเป็นมาตรการป้องกันทั่วไป ไดโอด TVS มีความต้านทานสูงภายใต้แรงดันไฟฟ้าปกติ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินแรงดันไฟฟ้าในการจับยึดชั่วขณะ แรงดันไฟฟ้าจะดําเนินการอย่างรวดเร็ว โดยเปลี่ยนพลังงานส่วนเกินลงกราวด์ ดังนั้นจึงจับแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยและปกป้องวงจรที่ตามมา
วาริสเตอร์: วาริสเตอร์ทํางานบนหลักการเดียวกันกับไดโอด TVS แต่มีความเร็วตอบสนองช้ากว่าและความสามารถในการดูดซับพลังงานมากกว่า โดยทั่วไปจะใช้เพื่อดูดซับแรงดันไฟกระชากพลังงานสูงและปกป้องวงจรจากความเสียหาย
การป้องกันซอฟต์แวร์: ADC (ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล) ที่ติดตั้งอยู่ในชิปไดรเวอร์จะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบเรียลไทม์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์ที่ปลอดภัย ซอฟต์แวร์จะดําเนินการตามขั้นตอนการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน เช่น การหยุดเอาต์พุตของไดรเวอร์และเข้าสู่โหมดป้องกันข้อผิดพลาดจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะกลับสู่ปกติ
การป้องกันความร้อนสูงเกินไป: ป้องกันการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง
มอเตอร์พัดลมจะยังคงร้อนขึ้นเมื่อทํางานภายใต้ภาระสูงเป็นระยะเวลานานหรือเมื่อการกระจายความร้อนไม่ดี อุณหภูมิสูงเป็นอันตรายต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และคอยล์มอเตอร์ ทําให้เกิดการเสื่อมสภาพของฉนวน การล้างอํานาจแม่เหล็กของแม่เหล็ก และการหล่อลื่นตลับลูกปืนล้มเหลว ซึ่งท้ายที่สุดจะนําไปสู่ความเสียหายถาวรต่อมอเตอร์ การป้องกันความร้อนสูงเกินไปเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการรับรองความน่าเชื่อถือของมอเตอร์ในระยะยาว
การป้องกันความร้อนสูงเกินไปจะดําเนินการเป็นหลักผ่านวิธีการต่อไปนี้:
เทอร์มิสเตอร์ (NTC/PTC): การติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ NTC (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ) หรือ PTC (สัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก) บนขดลวดมอเตอร์หรือแผงระบายความร้อนของตัวขับถือเป็นเรื่องปกติ ความต้านทาน NTC จะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ความต้านทาน PTC จะลดลง ด้วยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ MCU จึงสามารถกําหนดอุณหภูมิของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยํา เมื่ออุณหภูมิเกินเกณฑ์ความปลอดภัยที่กําหนดไว้ล่วงหน้า ตัวควบคุมจะเริ่มขั้นตอนการป้องกัน เช่น การลดความเร็วของมอเตอร์เพื่อลดความร้อน หรือการปิดแหล่งจ่ายไฟโดยตรง
เซ็นเซอร์อุณหภูมิชิปภายใน: ชิปไดรเวอร์หรือ MCU ระดับไฮเอนด์บางตัวมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิในตัว เซ็นเซอร์ในตัวเหล่านี้จะตรวจสอบอุณหภูมิของชิปแบบเรียลไทม์ เมื่อชิปร้อนเกินไปชิปจะลดความถี่ในการทํางานโดยอัตโนมัติหรือปิดเอาต์พุตเพื่อป้องกันความเหนื่อยหน่าย เซ็นเซอร์อุณหภูมิภายนอก: สําหรับมอเตอร์กําลังสูง มักจะติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิอิสระ (เช่น เทอร์โมคัปเปิล) บนตัวเรือนมอเตอร์เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิมอเตอร์โดยรวมได้แม่นยํายิ่งขึ้น และให้ผลป้อนกลับไปยังระบบควบคุมหลัก หากอุณหภูมิเกินขีดจํากัดที่กําหนด ระบบปรับอากาศจะทําการปรับเปลี่ยนอย่างเหมาะสม เช่น การส่งสัญญาณเตือนหรือการปิดเครื่อง
