專利名稱：一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，尤指實現(xiàn)寬電壓，大功率 直流改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路。
背景技術(shù)：
目前直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，有專用的PWM功能的IC來控制馬達(dá)， 雖然能實現(xiàn)PWM控制、Auto Start 、過流保護(hù)等功能，但仍存在以下不足；IC 內(nèi)部控制器通過檢測霍爾IC的電平變化，然后輸出一脈沖信號來控制IC的CT 腳電容的充放電，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)就會一直產(chǎn)生連續(xù)不斷的脈沖，持續(xù)給CT腳的電容 放電，使之維持一個較低的電平。當(dāng)風(fēng)扇被鎖住后，CT腳電容充電，必須有一 個充電過程才可以達(dá)到設(shè)定的高電平，IC輸出關(guān)閉，但是此鎖機(jī)到關(guān)閉存在一 個0. 3S--0. 8S的延時。而這個時間線圏處于低阻直通狀態(tài)，會產(chǎn)生極大的電流， 損壞輸出元件，不能起到保護(hù)的作用。
現(xiàn)有的無刷風(fēng)扇馬達(dá)在啟動時電路處于關(guān)閉狀態(tài)，不能起緩沖啟動功能， 在線圈阻抗小(幾歐或更小)的機(jī)種中，馬達(dá)轉(zhuǎn)速高、電流大、功率大，如果 沒有緩沖啟動功能，在啟動時電流將達(dá)到十幾安培?，F(xiàn)有的P麵功能IC在啟動 時通過PWM控制占空比，能達(dá)到緩沖啟動，但不能適用多機(jī)種，多種馬達(dá)轉(zhuǎn)速 的變化應(yīng)用。
傳統(tǒng)的直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動IC的Auto Start的ON/OFF的時間比是不 可調(diào)的。在馬達(dá)功率太大或負(fù)栽過重時，如Auto Start電路的時間打開過長， 電流峰值會沖過安全范圍而造成驅(qū)動元件的損壞，反之Auto Start電路的打開 時間太短，會因負(fù)載等因素不能達(dá)到Auto Start的效果。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的主要技術(shù)問題是，在線圏阻抗小(幾歐或更小)、馬達(dá)
轉(zhuǎn)速高、工作電流大、功率大、啟動電流大的機(jī)種中實現(xiàn)過流保護(hù)、PWM控制、 Auto Start保護(hù)、緩啟動保護(hù)等功能，同時適用多種電壓值、多種轉(zhuǎn)速的變化 應(yīng)用。
為了克服現(xiàn)有無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路的不足，本實用新型提供一種能適用 寬電壓，大功率無刷馬達(dá)的啟動和其控制的電路。本電路可以進(jìn)行過流保護(hù)、 Auto Start、緩啟動、PWM控制、RD/FG輸出等功能。
一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，包括一電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn)換電 路與馬達(dá)驅(qū)動電路、霍爾感應(yīng)元件以及霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路導(dǎo)接， 為上述電路提供相應(yīng)電壓；所述霍爾感應(yīng)元件輸出端與霍爾感應(yīng)電壓放大及相 位控制電路連接，該霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路連接于馬達(dá)驅(qū)動電路上； 其特征在于所述霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路另 一輸出端連接一運(yùn)轉(zhuǎn)偵 測電路，用于檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述的運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路包括有電容、三 極管和電阻，該三極管的基極通過電容及電阻連接到霍爾感應(yīng)電壓放大及相位 控制電路，集電極連接過電流保護(hù)電路，其中發(fā)射極接一上拉電阻，基極接一偏 置電阻。運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路中電容通過對霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路輸出的 轉(zhuǎn)速信號濾波輸出一相應(yīng)電壓信號至過流保護(hù)電路。過電流保護(hù)電路由電容、 電阻、運(yùn)算放大器和二極管構(gòu)成，其中電容、電阻和二極管串接于運(yùn)算放大器 上一輸入端與輸出端上，另有電容、電阻并接運(yùn)算放大器上另一輸入端與地。 該運(yùn)算放大器的關(guān)閉及開啟達(dá)到控制馬達(dá)轉(zhuǎn)子線圏的過電流保護(hù)。所述運(yùn)轉(zhuǎn)偵 測電路輸出的一電壓至運(yùn)算放大器上另一輸入端并對一電容充電，給運(yùn)算^l:大 器一判定馬達(dá)過電流的基準(zhǔn)電壓。所述過流保護(hù)電路與過電流保護(hù)取樣電路輸出端連接，該過電流保護(hù)取樣 電路連接在馬達(dá)驅(qū)動電路上，以能夠輸送一修正電壓提供給過流保護(hù)電路中。
過電流保護(hù)電路連接一 PWM信號發(fā)生器，并且該P(yáng)WM信號發(fā)生器連接一 PWM轉(zhuǎn) 換電路。將馬達(dá)驅(qū)動電路是否過流的信號輸入至該過電流保護(hù)電路，比較后輸 出一電壓信號至PWM信號發(fā)生器。該P(yáng)WM信號發(fā)生器接收PWM信號轉(zhuǎn)換電路的 信號和過電流保護(hù)電路的信號，進(jìn)而輸出相對應(yīng)的頻寬比信號給該P(yáng)WM控制電 路，且該P(yáng)WM控制電路連接于馬達(dá)驅(qū)動電路上，PWM控制電路至少設(shè)有一對開 關(guān)管，其由PWM信號倒相放大后控制該對開關(guān)管的開關(guān)時間，進(jìn)而控制馬達(dá)轉(zhuǎn) 子線圈電流回路，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和保護(hù)功能的控制。
該P(yáng)WM信號發(fā)生器還連接有一緩啟動保護(hù)電路及一 Auto Start保護(hù)電路， 該緩啟動保護(hù)電路及Auto Start保護(hù)電膝接收電壓轉(zhuǎn)換電路所提供的電壓工 作。在馬達(dá)被強(qiáng)制停下時，Auto Start保護(hù)電路每隔一個時間段就輸送一個啟 動信號電壓至PWM信號發(fā)生器，所述Auto Start保護(hù)電路由電容、電阻、二極 管組成。當(dāng)風(fēng)扇馬達(dá)在啟動時緩啟動保護(hù)電路輸送一緩啟動電壓給PWM信號發(fā) 生器，使其產(chǎn)生一安全啟動馬達(dá)的頻寬比信號，所述緩啟動保護(hù)電路至少包括 一電容。
上述過電流保護(hù)和Auto Start保護(hù)電路與PWM信號發(fā)生器連接之間至少有 一個隔離二極管。
改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路連接有FG/RD功能輸出電路，該FG/RD功能 輸出電路由電壓轉(zhuǎn)換電^m供工作電壓。
本實用新型的優(yōu)點在于用低成本的運(yùn)算放大器與PWM信號發(fā)生器相結(jié)合的 基礎(chǔ)上增加少量阻容元器件，即可實現(xiàn)復(fù)雜的過流保護(hù)、PWM控制、AutoStart 保護(hù)、緩啟動保護(hù)、RD/FG功能輸出等功能。
附圍說明


圖1為實用新型的工作流程圖
圖2為實用新型的電路圖 標(biāo)號說明
10、電壓轉(zhuǎn)換電路
22、感應(yīng)電壓放大及相位控制電路
24、馬達(dá)轉(zhuǎn)子
42、 PWM信號發(fā)生器
51、過電流取樣電路
53、 Auto Start寸呆護(hù)電路
55、緩啟動保護(hù)電路
具體實施方式
以下結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明，本實用新型中的電源電壓轉(zhuǎn)換電路IO，經(jīng)內(nèi)部 轉(zhuǎn)換后輸出一VCC電壓，其連接至馬達(dá)驅(qū)動電路23用以驅(qū)動馬達(dá)轉(zhuǎn)子24,輸出 一12V電壓，連接于PWM信號發(fā)生器42用做PWM信號發(fā)生電源，輸出一5V電 壓，用以提供，霍爾感應(yīng)元件21、感應(yīng)電壓放大及相位控制電路22、過電流保 護(hù)取樣電路51、運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路54、過電流保護(hù)電路52、 Auto Start保護(hù)電路 53、緩啟動保護(hù)電路55、 PWM信號轉(zhuǎn)換電路41、 PWM控制電路43、 RD/FG功能 輸出電路60的工作電源。
感應(yīng)電壓放大及相位控制電路22連接一霍爾感應(yīng)元件21，在電路工作時霍 爾感應(yīng)元件21輸出一霍爾感應(yīng)信號至感應(yīng)電壓》文大及相位控制電路22，感應(yīng)電
21、霍爾感應(yīng)元件
23、馬達(dá)驅(qū)動電路
41、 P窗信號轉(zhuǎn)換電路
43、 P醫(yī)控制電路 52、、過電流保護(hù)電路 54、運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路 60、 RD/FG功能輸出電路
壓放大及相位控制電路22中先經(jīng)一對運(yùn)算放大對霍爾感應(yīng)信號進(jìn)行放大，再將 放大信號電壓相位反相180度后隔離，然后輸入到馬達(dá)驅(qū)動電路23。馬達(dá)驅(qū)動 電路連接一馬達(dá)轉(zhuǎn)子24線圈。
感應(yīng)電壓放大及相位控制電路22輸出信號和電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的VCC電壓 經(jīng)馬達(dá)驅(qū)動電路23對馬達(dá)轉(zhuǎn)子24線圈交替勵磁，以驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。
過電流保護(hù)電路52內(nèi)部設(shè)一有正反饋的運(yùn)算放大器，并預(yù)設(shè)一過電流保護(hù) 閥值電壓。過電流保護(hù)電路52連接至過電流保護(hù)取樣電路51，該過電流保護(hù)取 樣電路51經(jīng)過一低阻值電阻串接于馬達(dá)驅(qū)動電路23與地之間進(jìn)行取樣，再對 過電流保護(hù)電路52輸出一個修正電壓信號。在過電流保護(hù)電路52內(nèi)部運(yùn)算放 大器將該修正電壓信號與預(yù)設(shè)的閥值電壓進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷該直流無刷馬達(dá) 是否過流。設(shè)直流無刷馬達(dá)在轉(zhuǎn)速升高電流增大或外作用力下轉(zhuǎn)速下降即負(fù)載 增加電流增大，過電流保護(hù)取樣電路51輸出的電壓信號隨之升高到一定值時， 則過電流保護(hù)電路52判斷為過流，而輸出一控制電壓至PWM信號發(fā)生器42。在 正常運(yùn)轉(zhuǎn)或低于正常標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，過電流保護(hù)取樣電路51輸出的電壓信號 至使過電流保護(hù)電路52內(nèi)部運(yùn)算放大器關(guān)閉，過電流保護(hù)電路52處于等待狀 態(tài)。
檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)子24的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路將該直流無刷馬達(dá)轉(zhuǎn)子24的轉(zhuǎn)速 信號轉(zhuǎn)換成一相應(yīng)電壓信號，傳輸至過電流保護(hù)電路52內(nèi)部運(yùn)算放大器的過電 流保護(hù)閥值預(yù)設(shè)端。設(shè)該直流無刷馬達(dá)轉(zhuǎn)速在正常運(yùn)轉(zhuǎn)或高于正常標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)下,運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路54輸出的相應(yīng)電壓信號使過電流保護(hù)閥值預(yù)設(shè)端電壓升高， 以至過電流保護(hù)電路52降低過電流保護(hù)閥值，進(jìn)而使該直流無刷馬達(dá)電流在更 安全范圍內(nèi)起到過電流保護(hù)作用。設(shè)該直流無刷馬達(dá)轉(zhuǎn)速低于正常標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)或
啟動時，運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路54輸出的相應(yīng)電壓信號降低，以至過電流保護(hù)電路52 放寬過電流保護(hù)閥值，進(jìn)而使該直流無刷馬達(dá)有一定的電流增長空間而達(dá)到正 常狀態(tài)。因此不會因為過電流保護(hù)電路52的過電流保護(hù)閥值而使該直流無刷馬 達(dá)在要達(dá)到正常狀態(tài)時^皮保護(hù)出現(xiàn)的直流無刷馬達(dá)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)停停的現(xiàn)象。
Auto Start保護(hù)電路53在該直流無刷馬達(dá)因某種原因強(qiáng)制停機(jī)時，對PWM 信號發(fā)生器42提供一個脈沖電壓，進(jìn)而控制該直流無刷馬達(dá)的啟動。當(dāng)風(fēng)扇馬 達(dá)在啟動時緩啟動保護(hù)電路55輸送一緩啟動電壓給PWM信號發(fā)生器42，使其產(chǎn) 生一個頻寬比由小變大的安全啟動馬達(dá)的頻寬比信號。使該直流無刷馬達(dá)在啟 動時不至于因瞬間通電損壞馬達(dá)驅(qū)動電路。
PWM信號轉(zhuǎn)換電路41在馬達(dá)外部接收一個PWM信號后經(jīng)一運(yùn)算放大電路對 PWM信號發(fā)生器42輸出一個控制電壓。
PWM信號發(fā)生器42經(jīng)外部電壓控制后可輸出不同頻寬比的PWM信號。經(jīng)PWM 信號轉(zhuǎn)換電路41，過電流保護(hù)電路52， Auto Start保護(hù)電路53、緩啟動保護(hù) 電路55綜合控制PWM信號發(fā)生器42輸入電壓后，輸出一精準(zhǔn)頻寬比的PWM信 號至PWM控制電路43。
PWM控制電路43經(jīng)PWM信號發(fā)生器42提供一精準(zhǔn)頻寬比的信號后，該P(yáng)WM 信號經(jīng)倒相器倒相放大后控制一對開關(guān)管的開關(guān)時間，進(jìn)而來控制馬達(dá)驅(qū)動電 路的一路橋臂，達(dá)到控制馬達(dá)轉(zhuǎn)子24線圏電流回路。以此來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和保護(hù)
功能的控制。
FG/RD功能輸出電路60在按照使用所需求的不同可另選不同的霍爾IC作為 功能輸出信號。
本實用新型能共用到12V、 24V、 48、等不同的電壓；高、中、低不同轉(zhuǎn)速及 FG、 RD、 PWM、等各種功能。
在需要用到12V、 24V、 48、等不同的電壓規(guī)格時，只需改變電壓轉(zhuǎn)換電路 10中的電阻的阻值、在用到24或48V電壓規(guī)格時電壓轉(zhuǎn)換電路10中的電阻改 用適當(dāng)值、穩(wěn)壓管改用12V的穩(wěn)壓值穩(wěn)壓管，用到12V電壓規(guī)格時，電壓轉(zhuǎn)換 電路10中電阻則用0阻值的電阻及不用穩(wěn)壓管，以節(jié)約成本。
在需用到不同轉(zhuǎn)速規(guī)格時或在用到不同電壓規(guī)格時，改變電流取樣電路51 中的低阻值電阻可改變過電流保護(hù)的實際范圍。
綜上，經(jīng)過電流取樣電路51與緩啟動保護(hù)電路55對該直流無刷馬達(dá)時刻監(jiān) 控，以此來保證外接一個PWM信號后精確的控制該直流無刷馬達(dá)轉(zhuǎn)速及實現(xiàn)各 種保護(hù)功能的控制。
權(quán)利要求1、一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，包括一電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn)換電路與馬達(dá)驅(qū)動電路、霍爾感應(yīng)元件以及霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路、緩啟動保護(hù)電路、Auto Start保護(hù)電路等導(dǎo)接，為上述各電路提供相應(yīng)電壓；所述霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路輸入端與霍爾感應(yīng)元件輸出端連接，其輸出端連接于馬達(dá)驅(qū)動電路上；其特征在于所述霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路另一輸出端連接一運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路，用于檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且該運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路的輸出端與一過流保護(hù)電路連接，以將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電壓信號輸送至該過流保護(hù)電路，來控制過電流保護(hù)閥值；所述過流保護(hù)電路與過電流保護(hù)取樣電路輸出端連接，該過電流保護(hù)取樣電路連接在馬達(dá)驅(qū)動電路上，以能夠輸送一修正電壓提供給過流保護(hù)電路中；所述過流保護(hù)電路、緩啟動保護(hù)電路、Auto Start保護(hù)電路輸出的保護(hù)控制電壓通過一PWM信號發(fā)生器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻寬比信號輸送至PWM控制電路進(jìn)而控制該直流無刷馬達(dá)的電流。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于所述 過電流保護(hù)電路連接一 PWM信號發(fā)生器，并且該P(yáng)WM信號發(fā)生器連接一 PWM轉(zhuǎn) 換電路。將馬達(dá)驅(qū)動電路是否過流的信號輸入至該過電流保護(hù)電路，比較后輸 出一電壓信號至PWM信號發(fā)生器。該P(yáng)WM信號發(fā)生器接收PWM信號轉(zhuǎn)換電路的 信號和過電流保護(hù)電路的信號，進(jìn)而輸出相對應(yīng)的頻寬比信號給該P(yáng)窗控制電 路，且該P(yáng)WM控制電路連接于馬達(dá)驅(qū)動電路上，進(jìn)而用來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于該P(yáng)WM 信號發(fā)生器還連接有一緩啟動保護(hù)電路及一 Auto Start保護(hù)電路，該緩啟動保 護(hù)電路及Auto Start保護(hù)電i^收電壓轉(zhuǎn)換電路所提供的電壓工作，以在該直 流無刷馬達(dá)需要啟動時輸送一啟動信號及一緩啟動電壓給PWM信號發(fā)生器，使 其產(chǎn)生一安全啟動馬達(dá)的頻寬比信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于 所述改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路連接有FG/RD功能輸出電路，該FG/RD功能 輸出電路由電壓轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于所述 的運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路包括有電容、三極管和電阻，該三極管的基極通過電容及電阻 連接到霍爾感應(yīng)電壓放大及相位控制電路，集電極連接過電流保護(hù)電路，其中 發(fā)射極接一上拉電阻，基極接一偏置電阻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于 所述的過電流保護(hù)電路由電容、電阻、運(yùn)算放大器和二極管構(gòu)成，其中電容、 電阻和二極管串接于運(yùn)算放大器一輸入端與輸出端上，另有電容、電阻并接運(yùn) 算放大器上另一輸入端與地上，由該運(yùn)算放大器的關(guān)閉及開啟達(dá)到控制馬達(dá)轉(zhuǎn) 子線圏的過電流保護(hù)之效果。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于 所述PWM控制電路至少設(shè)有一對開關(guān)管，其由PWM信號倒相放大后控制該對開 關(guān)管的開關(guān)時間，進(jìn)而控制馬達(dá)轉(zhuǎn)子線圈電流回路，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和保護(hù)功能的 控制。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于 所述過電流保護(hù)和Auto Start保護(hù)電路與PWM信號發(fā)生器連接之間至少有一個 隔離二極管。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)控制電路，其特征在于 所述Auto Start保護(hù)電路及緩啟動保護(hù)電路至少各包括一電容。
專利摘要本實用新型公開了一種改良的無刷風(fēng)扇馬達(dá)的控制電路，旨在提供一種價格便宜，穩(wěn)定性高的無刷馬達(dá)控制電路。它包括一運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路，該運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路用于檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且該運(yùn)轉(zhuǎn)偵測電路的輸出端與一過流保護(hù)電路連接，將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電壓信號輸送至該過流保護(hù)電路，來控制過電流保護(hù)閥值；所述過流保護(hù)電路與過電流保護(hù)取樣電路輸出端連接，該過電流保護(hù)取樣電路連接在馬達(dá)驅(qū)動電路上，以能夠輸送一修正電壓提供給過流保護(hù)電路中；過流保護(hù)電路、緩啟動保護(hù)電路、Auto Start保護(hù)電路輸出的保護(hù)控制電壓通過一PWM信號發(fā)生器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻寬比信號輸送至PWM控制電路進(jìn)而控制該直流無刷馬達(dá)的電流。
文檔編號H02P6/16GK201004614SQ20062001502
公開日2008年1月9日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者楊凌志, 黃瑞益 申請人:欣瑞連科技(深圳)有限公司