Spanningsregelaar met variabele Vout en gestuurd door ESP32

Beste forumleden,

Ik ben een radiator fan controller aan het ontwikkelen die PC fans snelheid kan varieren door middel van verschillende voltages.

Project omschrijving:
12V DC adapter 3A of 4A is de bron
DC ingang met eFuse, TVS diode en capacitors.
1x voltage regelaar van 12V naar 3.3V voor de ESP32-C6 en eventueel een sensor.
1x voltage regelaar van 12 V naar ~3V tot ~9V voor de fans, 3A
3x NTC thermistor voor temperatuur metingen
2x Molex 47053-1000 stekker voor de fans.
Firmware met MQTT, Zigbee, Thread, ESPnow communicatie protocols.

Nu heb ik de schema's uitgewerkt en zou graag advies/input krijgen over met name de PWM_VCTRL naar de FB pin.
De ESP32-C6 heeft geen DAC en ik gebruik PWM om voltages te manupuleren. Dus ik kan 0 to 3.3V op de FB lijn zetten.
Ik heb voor de standaard resisitor divider een dubble LC filter en 1 series resistor gezet.
Ik ben voornemens de AP64500 als regelaar in te zetten en de AP63203 en zoveel mogelijk dezelfde componenten gebruiken. Zo heb ik voor beide dezelfde 4.7uH inductor gekozen.

Graag julle feedback op de voltage regelaars.

Is de fans direct met PWM aansturen niet veel simpeler?

Jazeker, ik heb ook wel PWM fans.
De reden voor variabel voltage is dat ik ook 60x60mm fans wil kunnen aansturen en die zijn niet met PWM te vinden.
Een variabel voltage op de lijn zetten werkt voor alle fans, ook die met PWM. Soort van one size fits all.

Ook een klein signaal op de FB pin lijkt mij al snel "spannend", maar dat is ook wel de lol van iets vreemds proberen.
Het helpt als de PWM frequentie hoog is, en de compensatie van de regelaar en het print ontwerp van het geheel erg goed. Pas op, lees de datasheet goed en plaats de uitgangscondensatoren niet op een zijspoor zoals in het schema.

Een meer klassieke oplossing zou zijn enige weerstanden parallel aan R5 met open drains omlaag te trekken om de spanning in te stellen. Dat kan zelfs als primitieve DAC ingezet worden, een bit of vijf lijkt haalbaar en zinnig, zeker als dan alsnog traag tussen twee waarden ge-PWM'd kan worden. Dat kost pinnen, maar een I2C expander is ook niet groot of duur. Dan kan de regelaar gewoon happy zijn eigen ding doen.

Maar als een specifieke fan echt niet tegen PWM kan (in welke betekenis?), kan hij dan wel tegen een verlaagde spanning?

Ik heb hier best veel DC fans liggen en die zijn allemaal, incl de PWM fans, via voltage te regelen met mijn labvoeding. Zelf op 3V lopen de meeste fans nog.
En ik wil graag een zachte vloeiende overgang in snelheden, via firmware.

Eerste aanzet op PCB, voltage regelaar rechts onder wil ik graag regelen via de MCU.

[Bericht gewijzigd door Snelle_Jelle op (16%)]

Alle motoren, vrijwel alle fans kan je met PWM gewoon aansturen.

Als je ECHT een variabele spanning wil maken, dan maak je een DCDC die je met de PWM van de ESP aanstuurt.

Dat is normaal "tricky" omdat iedereen een constante spanning wil en de software te traag is voor een goede terugkoppeling. Maar als dat geen issue is omdat de spanning geen bal uitmaakt (je doet je feedback veel langzamer op de temp of evt op de RPM), dan is dat dus geen probleem.

Twee extra componenten. Een L en een C.

P.S. die fans die op 3V draaien, die doen het ook op 25% PWM op 12V. Probeer het eens!

Enige nadeel bij PWM op een 3 draads fan is dat de Tachogenerator niet (goed meer) werkt bij dimmen...
(

Ik heb onderstaande gemaakt voor mijn radiator fan's te regelen. Misschien kun je er wat mee.
Normale 12V fans zijn PWM gestuurd. via een ESP8266

Dat werkt... Maar het doet PWM. Dus vooralsnog schijnt TS dat absoluut niet te willen (tenzij ik hem heb overtuigd). :-)

Ik heb even getekend wat ik bedoel:

m.i. kies L=0, C=0. (L doorverbinden, geen C monteren).

Als je PWM-t op 30kHz, dus 30us periode,

U = L dI / dt

L = U . dt / dI

Met een uitgangsstroom van 100mA kies je dI iets van 60mA. (standaard is 30% van de max uitgangsstroom. Ik hou er van wat minder te kiezen).

dt is dan 15 us. (worst case is bij 50% duty).
Spanning ook precies halverwege is worstcase.

L = 6V * 15us / 60mA = 1.5mH

Bijvoorbeeld:
https://www.lcsc.com/product-detail/C48533095.html

Met max 0.1V ripple krijg je dan iets als:

I = C dU/dt -> C = I dt / dU = 0.2A * 15us / .1 = 30uF. Neem 47uF of 100uF.

[Bericht gewijzigd door rew op (74%)]

Niet alle fans zijn PWM-baar. Er zijn er genoeg met een C over de inkomende voeding.

Hi,

Even en bijdrage voor het regelen van ventialtoren.

Zorgdat bij het inschakelen je ventilatoren eerst een seconde of twee op vol speed draaien.
Zoek per ventilator type uit wat het minimum draaisnelheid is, laat de ventilator ongeveer 10% sneller draaien dan waarbij hij start.
Maak je niet druk om het geluid, dat is dan heel laag, of je moet een groot vermogen type hebben.

Het laten draaien iets boven de snelheid waarop de ventilator start zorgt er voor dat er altijd transport is van de warme lucht naar de buiten.

Hoe lager de temperatuur in de behuizing des de groter is de betrouwbaarheid van de electronica.
Extra slijtge door het minimum toerental, dat is pinuts.

Dat eerst op vol vermogen starten en op een minimum toerental heeft er mee te maken als je ventilatoren wat ouder worden of de temperatuur laag in de winter en/of vervuiling, ze starten dan minder goed vanaf het nulpunt.

PWM op de voedingspanning kan, maar niet iedere ventilator vind dit prettig, ze gaan soms herrie maken via deze manier van pwm sturing.

Groet,
Bram

Die "herrie" komt volgens mij omdat mensen het met een "arduino" pwm-en. Wegens oude AVR hardware, was de PWM op de originele ongeveer 1kHz en diverse "ports" hanteren die frequentie als compatiblity.

Ik raakte gefassineerd door het idee van het beinvloeden van de feedback pin op de voltage regelaar.
Texas Instruments noemt het "current injection" en "adjusting gain"
Het kost aan componenten alleen 3 weerstanden en 2 capacitors.

En volgens mij werken niet alle fans lekker met PWM en kan dat ook niet zoemende of klikkende bijgeluiden produceren?

Die laatste schakeling van rew lijkt op pwm, gezien vanuit de controller, maar resulteert wel in een DC spanning op de fan. Dus dat zou toch altijd moeten werken.

PS: Ik zou dan wel een snellere diode gebruiken, bijv UF1007

[Bericht gewijzigd door deKees op (16%)]

Ja, sorry. Soms pak ik een random component uit de library.

Dat heb ik voor de mosfet niet gedaan, anders had daar een "random mosfet" gestaan. Voor de mosfet... Als de fan rond de 100-200mA gebruikt (minder dan 1A), dan kies ik voor een HX2302: Die is voldoende, heb ik liggen, lekker klein enz. Maar als je in NL onderdelen moet gaan lopen bestellen, dan is die keuze niet ideaal.

UF4007 is inderdaad beter, Er zijn heel veel geschikte scottky diodes te krijgen: Erg snel en lage doorlaatspanning.

Re: Beinvloeden van de feedback pin, volgens mij zitten daar wat nadelen aan. Zo lijkt het me niet geschikt om over de volle range te kunnen regelen. En je hebt eigenlijk een DAC nodig. PWM-en en afvlakken: Misschien dat het werkt, maar voor je het weet heb je een lelijke interactie tussen de schakelfrequentie en de pwm frequentie. Ik zou het niet zomaar aandurven.

En als je de "current injection" weerstand te lage waarde geeft, dan reduceer je de loop-gain van de regelaar. Die was juist ontworpen voor een bepaalde (range van) loop gain, dus of je daarbinnen blijft is nog maar de vraag.

[Bericht gewijzigd door rew op (12%)]

Krijg ik met losse componenten niet meer ellende met EMI en geen bescherming als OVP, UVLO, thermal shutdown en minder efficientie bij een lage load, magetische afscherming? Dat is volgens mij in het voordeel van een IC als de AP64500.
Voor deze fancontroller heb ik ook lange bekabeling van de poweradapter, de fans en de NTC's. Een heleboel antenne's. En een goed werkende WiFi verbinding is wel belangrijk.

@markob
Hoe is warmte ontwikkeling bij bijvoorbeeld een load van 3A? En hoe verfijnt is die regeling in de 3V tot 5V zone?

@rew
Ik heb op mijn devboard met een PWM signaal en 5 Artic P8 PST PWM fans getest met lage voltages.
Situ:
DC input direct to FAN voltage pin. PWM via ESP gpio en een AO3400A N channel mosfet.
De AP632203 kan niet lager dan 3.8V functioneren, dus ik heb gestest met 4V DC input.
4V en 25% dutycycle vertonen de 5 Arctic fan bipolair gedrag ;-)
4V en 28% lopen ze alle 5 gelijk op 60RPM en trekken ze 0.115A volgens de labvoeding.
4V en 50% lopen ze alle 5 op 390RPM en trekken ze 0.135A
Ik kan helaas geen 2-wire fans op een PWM signaal laten lopen.

[Bericht gewijzigd door Snelle_Jelle op (34%)]

Op donderdag 8 oktober 2026 12:22:18 schreef Snelle_Jelle:
DC input direct to FAN voltage pin. PWM via ESP gpio en een AO3400A N channel mosfet.
De AP632203 kan niet lager dan 3.8V functioneren, dus ik heb gestest met 4V DC input.
4V en 25% dutycycle vertonen de 5 Arctic fan bipolair gedrag ;-)
4V en 28% lopen ze alle 5 gelijk op 60RPM en trekken ze 0.115A volgens de labvoeding.
4V en 50% lopen ze alle 5 op 390RPM en trekken ze 0.135A
Ik kan helaas geen 2-wire fans op een PWM signaal laten lopen.

Als jij met een AO3400 kan werken: Prima! Prima ding. Ik hanteer zonder rekenen "max 1A" voor dat ding, (met speciaal rekenen misschien uitbreidbaar richting 2A).

Maar ik snap dat "4V 25% duty" niet werkt. De bedoeling is dat je 12V en 25% duty doet om effectief op 12V * 25% = 3V uit te komen.

Om te beginnen moet je IETS werkend krijgen. Dus bijvoorbeeld 90% PWM.

Als je zegt dat niets werkt, dan doe je iets verkeerd.

12V gaat naar de + van de fan.

De min van de fan (zwart) gaat naar de drain (pin 3) van de AO3400.

Source (pin 1) van de AO aan GND.

Gate gaat naar je ESP32.

Laten we voor de zekerheid ook een diode van de drain (A) naar de 12V (K) doen.

Nu moet je de fan eerst aan en uit kunnen zetten (op volle kracht) door de pin hoog (aan) of laag (uit) te zetten.

Dan kan je PWM proberen. Eerst weer zien dat de fan draait. 90%? Werkt dat?

Dan kijken hoe laag je kan gaan.

-----

achtergrond.

Als het een gewone motor zou zijn, (niet brushless), dan filtert de spoel van de motor de stroom zodat je een effectieve stroom krijgt.

De eerste brushless fans hadden dan een (of twee) HALL sensor(s) aan boord die (mits er 12V was) 1 van de motor spoelen aan konden zetten. Die kan je prima PWMen. Zodra de PWM zegt dat de boel "uit" moet, dan gaat ook de hall sensor uit en gaat de motor/fan op bijvoorbeeld de halve snelheid draaien.

Sindsdien heeft men "slimme" dingen aan de fans willen toevoegen. Bijvoorbeeld een terugkoppeling: "als de motor langs start komt, dan komt er een pulsje op een signaal". Hiermee kan de PC dan kijken of ie wel draait. Evt terugkoppelen op de snelheid en zo.

Maar wat iemand hierboven al zegt: Opstarten kost meer spanning dan "blijven draaien". Dus het valt aan te raden om minstens een hogere (effectieve) spanning aan te bieden dan het minimum als je van "draait niet" naar "draait langzaam" gaat.

Er zijn dan sukkels die PCs de soep in draaien door de fan zo weinig spanning (max PWM) aan te bieden dat ie wel zou blijven draaien maar niet genoeg om te GAAN draaien, met als gevolg echt te weinig koeling. Om dit te voorkomen zijn fan-bouwers "slimheid" gaan inbouwen dat de fan zelf detecteert dat ie stil is komen te staan. Hij kan dan met wat slimheid proberen de boel op gang te helpen.

Dan is het vervelend als 30000x per seconde de voeding wegvalt (als de PWM op 30kHz loopt). Dus vandaar de moderne policy van 4 draden: GND, 12V, terugkoppeling en PWM-IN. Je kan dan met de PWMIN pin aangeven hoeveel procent je wil dat de fan draait. De controller in de fan met z'n hall sensoren zoekt het dan gewoon zelf uit wat ie moet doen om deze fan aan het draaien te krijgen.

Maar 2pins en ook 3-pins moeten altijd met PWM aan te sturen zijn. Dus als je dat niet voor mekaar krijgt, dan doe je iets verkeerd.

De vier-pins kunnen, als je ze 30000 keer per seconde laat opstarten moeite hebben: De CPU die daarin verstopt zit crasht/boot 30000x per seconde.

Edit:
Ah! Je hebt al printjes laten maken met die AO3400 er op ? Mooi!

Tip: koop een keer een "male pigtail" van de 5.5/2.1 connector, dan kan je de DC plug (heb je die ook gekocht) gewoon monteren en al dan niet de labvoeding inpluggen.

En: AP632203 kan ik niet vinden. Bestaat die wel? Of bedoel je de AP63203 ?

Maar die is "constant voltage" denk ik, aangezien daar geen FB spanningsdeler getekend is op blz 9 van het datasheet.

De AP63203 inderdaad.
Die gebruik ik om de ESP32-C6 te voeden.
12V rail op mijn devboard gaat direct naar de FAN connector.
En dan PWM vanaf gpio door de mosfet naar de PWM pin.
Dus de I en V gaan niet door de mosfet.
En het werkt ook al prima, ook de firmware en het uitlezen van NTC, TACH ed.
Dus hiermee kan ik al met 80x80 Arctic PWM PST fans mijn T22 radiatoren voorzien van airflow.
Heb nu een warmtepomp maar nog T22 en T11 radiatoren.

Op het linker deel van het PCB-tje zit een PWM setup op de FAN voltage pin. Dus voor 2-wire of 3wire fans. Alleen heb ik de TX en RX pin niet goed aangesloten en moet ik kijken hoe ik nu de firmware erop geflashed krijg 8)7
Dit PCB-tje is voor 60x60 fans op mijn T11 radiatoren, en die fans hebben geen PWM pin. Zijn allemaal 3 of 2 pins bedraad.

Ja opstarten van FANS doe ik met een korte voltage boost via de firmware.

Op dinsdag 6 oktober 2026 17:20:04 schreef Snelle_Jelle:
Beste forumleden,

Ik ben een radiator fan controller aan het ontwikkelen die PC fans snelheid kan varieren door middel van verschillende voltages.

Waarom maak je niet zoiets.

Wel even kijken of de transistor zwaar genoeg is voor je ventilator en eventueel de versterking iets aanpassen.

Op deze manier kun je een lineaire spanning maken uit je pwm signaal.

Als je pwm signaal max 3.3VDC is, dan moet je 3.636 maal versterken om een uitgangsspanning van 12VDC te krijgen.

Interessant.
Ik verwacht wel dat die BC517 aardig warm kan worden, niet?
PWM is inderdaad 3V3 vanuit gpio pin op de ESP32-C6.

Ik heb situaties waar ik 20-24 fans nodig heb op een fancontroller. Ik gebruik dan 2 connectoren om de load te verdelen en niet een al te lange kabel krijg.
Vandaar mijn gedachte om dit met een schakelende spanning regelaar te doen, efficientie.

Al verwacht ik dat de fans merendeel in het 5V domein draaien dat zal ca. 1A nominaal vragen vermoed ik.
Opstart kan korte piek geven natuurlijk.

Er is in ieder geval een PCB-tje onderweg met de AP64500 en een aanpasbare FB via de ESP32-C6.
En ik moet eens wat analoge spulletjes inkopen ;-)

Op woensdag 7 oktober 2026 09:45:06 schreef rew:
Alle motoren, vrijwel alle fans kan je met PWM gewoon aansturen.

Als je ECHT een variabele spanning wil maken, dan maak je een DCDC die je met de PWM van de ESP aanstuurt.

Dat is normaal "tricky" omdat iedereen een constante spanning wil en de software te traag is voor een goede terugkoppeling. Maar als dat geen issue is omdat de spanning geen bal uitmaakt (je doet je feedback veel langzamer op de temp of evt op de RPM), dan is dat dus geen probleem.

Twee extra componenten. Een L en een C.

P.S. die fans die op 3V draaien, die doen het ook op 25% PWM op 12V. Probeer het eens!

Ik heb eens getest met 25 Artic P80 PST PWM fans op een PWM controller en 12V op the voltage pin van de FAN.
3V en 25% PWM gaat niet ;-)
5V en 25% PWM gaat wel en de RPM is dan 180. Maar daar heb je niks meer aan v.w.b. airflow.

Voor de meeste fans is de regel dat je kunt terugregelen tot 40/50% van de voedingsspanning.
Daaronder wordt 't Russische roulette...

Dit is volgens mij de tweede keer dat je zegt dat je de voeding op 3V zet en dan gaat pwm-en. De bedoeling is om de 12V gewoon 12V te laten...

Op dinsdag 13 oktober 2026 17:12:55 schreef Snelle_Jelle:
Interessant.
Ik verwacht wel dat die BC517 aardig warm kan worden, niet?
PWM is inderdaad 3V3 vanuit gpio pin op de ESP32-C6.

Daarom schreef ik ook dat je moet kijken of de transistor zwaar genoeg is. Ik weet de stroom niet van die ventilatoren, dus daar moet je de transistor op afstellen, dus zal een ander type worden dan de BC517.

Lambiek, TS heeft er voldoende verstand van dat ie "om energie te sparen" naar een schakelende oplossing op zoek is.

En dan kom jij met een "lineaire" oplossing. Ik krijg de indruk dat TS niet direct door heeft dat jou voorstel op een belangrijk punt niet aan de verwachting/eisenpakket voldoet.