一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源，包括輸入電壓、DC?DC變換器、輔助電源、光耦、溫度傳感器及單片機，所述輔助電源為單片機及光耦供電，所述輸入電壓分別與輔助電源的輸入端及DC?DC變換器的輸入端連接，所述DC?DC變換器的輸出端與光耦的輸入端連接，光耦將DC?DC變換器的輸出電壓切換成兩個交錯的方波電壓與壓電陶瓷風(fēng)扇連接，所述溫度傳感器的輸出端與單片機的輸入端連接，溫度傳感器的輸入端與壓電陶瓷風(fēng)扇的散熱對象連接。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性強。
【專利說明】
一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源。【背景技術(shù)】
[0002]在開關(guān)電源設(shè)計領(lǐng)域，采用風(fēng)扇實現(xiàn)散熱是保證電源正常工作簡單有效的方式之一。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇在實現(xiàn)強散熱工作任務(wù)時，由于風(fēng)向定向性不好、風(fēng)速低，難以勝任。此外傳統(tǒng)風(fēng)扇噪聲大，電磁干擾嚴(yán)重，不符合電源靜音和環(huán)保的發(fā)展趨勢。
[0003]壓電陶瓷風(fēng)扇由兩片壓電陶瓷片與一片金屬薄片形成夾層結(jié)構(gòu)，壓電陶瓷片在外加電場作用下產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)，使壓電陶瓷片產(chǎn)生伸縮運動，從而引起金屬薄片發(fā)生彎曲振動。當(dāng)外加交變電壓時，金屬薄片將進行周期性彎曲振動，從而由片端向前端輸出高速、 平穩(wěn)的氣流。壓電陶瓷風(fēng)扇將傳統(tǒng)彎曲葉片的旋轉(zhuǎn)運動，改為直葉片的機械振動，這樣能得到定向性好、風(fēng)速高的氣流，冷卻效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)扇。此外壓電陶瓷風(fēng)扇具有體積小、 響應(yīng)快、不發(fā)熱等優(yōu)點，逐步成為電源風(fēng)冷散熱的主要方式之一。
[0004]基于壓電陶瓷的輸出位移與其兩端的輸入電壓呈近似線性關(guān)系的原理，壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源主要控制壓電陶瓷風(fēng)扇兩端的輸入電壓和頻率來控制葉片的振動幅度。目前主要有兩種形式的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源:一種是基于電壓放大原理的直流放大式驅(qū)動電源，這種電源輸出紋波小，頻域范圍寬，但輸出精度和效率比較低且發(fā)熱嚴(yán)重。另一種是基于開關(guān)驅(qū)動電源，這種電源由功放發(fā)生器、FFT斬波器、功放、變壓器、二極管整流橋組成，如圖1所示。這種方法功率損耗小、效率高、體積小，但高頻干擾較大、輸出紋波較大，而且不能根據(jù)散熱對象的實際情況來自動調(diào)節(jié)振動頻率。
[0005]基于以上分析，如何實現(xiàn)壓電陶瓷風(fēng)扇的驅(qū)動電源滿足散熱要求，同時又能根據(jù)散熱對象的溫度實現(xiàn)對風(fēng)扇速度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)成為壓電陶瓷風(fēng)扇工作性能提升的關(guān)鍵之〇【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本實用新型提供一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源。
[0007]本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源，包括輸入電壓、DC-DC變換器、輔助電源、光耦、溫度傳感器及單片機，所述輔助電源為單片機及光耦供電，所述輸入電壓分別與輔助電源的輸入端及DC-DC變換器的輸入端連接，所述DC-DC變換器的輸出端與光親的輸入端連接，光親將DC-DC變換器的輸出電壓切換成兩個交錯的方波電壓與壓電陶瓷風(fēng)扇連接，所述溫度傳感器的輸出端與單片機的輸入端連接，溫度傳感器的輸入端與壓電陶瓷風(fēng)扇的散熱對象連接。
[0009]所述單片機內(nèi)置PWM調(diào)制模塊。
[0010]所述光耦具體為四個，每個光耦有四個引腳。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012](1)傳統(tǒng)壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源的輸出電壓為近似正弦的“饅頭波”，電壓紋波較大，本實用新型的DC-DC變換器的輸出電壓通過光耦切換后，生成兩路交錯的方波電壓，有效減少電壓紋波，因此本實用新型的驅(qū)動電壓能使壓電陶瓷風(fēng)扇更穩(wěn)定工作，延長壓電陶瓷風(fēng)扇壽命；
[0013](2)本實用新型中單片機能根據(jù)散熱對象的表面溫度來控制光耦的導(dǎo)通頻率，從而控制壓電陶瓷風(fēng)扇的振動頻率。表面溫度越高，頻率越快。從而實現(xiàn)對壓電陶瓷風(fēng)扇的溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)；
[0014](3)本實用新型能根據(jù)輸入電壓的大小，調(diào)整開關(guān)管的PWM，使之輸出恒定的輸出電壓，相當(dāng)于半開環(huán)控制；[〇〇15](4)本實用新型具有輸入過欠壓保護功能和輸出過欠壓保護功能，一旦出現(xiàn)異常情況就停止工作，能較好地保護電路和壓電陶瓷風(fēng)扇?！靖綀D說明】
[0016]圖1是傳統(tǒng)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)圖；[0〇17]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖3是光耦的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是實施例中的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0021]實施例
[0022] 如圖2所示，一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源，包括輸入電壓、 DC-DC變換器、輔助電源、光耦、溫度傳感器及單片機，所述輸入電壓由現(xiàn)有可調(diào)直流電源提供，主要給輔助電源及DC-DC變換器供電，所述輔助電源分別與光耦及單片機連接。[〇〇23]所述輸入電壓分別與輔助電源的輸入端及DC-DC變換器的輸入端連接，所述DC-DC 變換器的輸出端與光耦的輸入端連接，光耦將DC-DC變換器的輸出電壓切換成兩個交錯的方波電壓與壓電陶瓷風(fēng)扇連接，所述溫度傳感器的輸出端與單片機的輸入端連接，溫度傳感器的輸入端與壓電陶瓷風(fēng)扇的散熱對象連接，所述壓電風(fēng)扇與散熱對象連接。
[0024]本實用新型中DC-DC變換器為光耦提供滿足電壓等級要求的穩(wěn)定輸出直流電壓； 輔助電源為單片機和光耦原邊提供滿足正常工作要求的直流電壓;光耦將DC-DC變換器輸出電壓切換成兩個交錯的方波電壓，作為壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動信號;溫度傳感器用于采樣散熱對象的表面溫度，單片機根據(jù)所獲得的傳感器采樣溫度來控制光耦的導(dǎo)通頻率以及DC-DC變換器中控制占空比輸出。[〇〇25]所述DC-DC電路包括輸入濾波電容、電感二極管和輸出電容。其主要是將輸入的直流電壓變換成壓電陶瓷驅(qū)動風(fēng)扇所需直流電壓值，所述DC-DC變換器的輸出直流電壓可調(diào)， 從而控制壓電陶瓷風(fēng)扇葉片的擺動幅度的大小，輸出電壓越高，擺動幅度越大。
[0026]所述光耦具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，每個光耦有四個引腳，具體第一引腳1、第二引腳2、第三引腳3及第四引腳4，
[0027]如圖4所示，本實施例包含四個光耦，每個光耦有四個引腳，按照從上向下的順序依次為第一、第二、第三及第四光耦，所有光耦的第一引腳連接電源提供給單片機的供電電壓;第一光耦和第二光耦的第二引腳連接單片機的驅(qū)動，第三光耦和第四光耦的第二引腳連接單片機的驅(qū)動;第一光耦和第三光耦的第三引腳連接DC-DC變換器的輸出電壓，第二光耦和第四光耦的第三引腳連接參考電位;第一光耦和第四光耦的第四引腳連接壓電陶瓷風(fēng)扇的一邊，第二光耦和第三光耦的第四引腳連接壓電陶瓷風(fēng)扇的另一邊。
[0028]本發(fā)明的工作過程:
[0029]輸入電壓經(jīng)過DC-DC變換器，獲得壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電壓并提供給光耦，并通過輔助電源給單片機供電。如當(dāng)單片機連接光耦的引腳輸出低電平時，該光耦開始工作，此時壓電陶瓷風(fēng)扇往一個方向擺動。當(dāng)單片機連接光耦的引腳輸出高電平時，該光耦暫停工作，壓電陶瓷風(fēng)扇往另一個方向擺動。如此往復(fù)，就可實現(xiàn)壓電陶瓷風(fēng)扇按照一定的頻率振動。
[0030]單片機通過傳感器獲取散熱對象的溫度實現(xiàn)對振動頻率的調(diào)整，當(dāng)散熱對象溫度高時，則提高光耦的輸出頻率，從而使壓電陶瓷風(fēng)扇的振動頻率變快，反之則降低光耦的輸出頻率。并進行輸入輸出過欠壓保護。
[0031]單片機根據(jù)輸入電壓的大小，輸出一定占空比的HVM波，通過控制開關(guān)管使DC-DC產(chǎn)生一個穩(wěn)定的輸出電壓，再通過光耦切換成兩路交錯的矩形波給壓電陶瓷風(fēng)扇供電。此外，單片機還采樣輸入電壓和輸出電壓，以輸出一定的占空比和對電源進行保護。
[0032]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性強，所設(shè)計的驅(qū)動電源能根據(jù)獲得散熱對象的溫度來控制壓電陶瓷風(fēng)扇振動頻率，同時能通過控制輸出電壓的大小來控制風(fēng)扇振動強度，從而實現(xiàn)對壓電陶瓷風(fēng)扇風(fēng)量的動態(tài)調(diào)節(jié)。
[0033]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種實現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源，其特征在于，包括輸入電壓、 DC-DC變換器、輔助電源、光耦、溫度傳感器及單片機，所述輔助電源為單片機及光耦供電， 所述輸入電壓分別與輔助電源的輸入端及DC-DC變換器的輸入端連接，所述DC-DC變換器的 輸出端與光親的輸入端連接，光親將DC-DC變換器的輸出電壓切換成兩個交錯的方波電壓 與壓電風(fēng)扇連接，所述溫度傳感器的輸出端與單片機的輸入端連接，溫度傳感器的輸入端 與壓電風(fēng)扇的散熱對象連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源，其特征在于，所述單片機內(nèi)置PWM調(diào) 制豐吳塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷風(fēng)扇驅(qū)動電源，其特征在于，所述光耦具體為四個， 每個光耦有四個引腳。
【文檔編號】H05K7/20GK205622491SQ201620351993
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】馮穎, 鄭佳泰, 蘇比哈什·如凱迦, 陳新開
【申請人】華南理工大學(xué)