直流風扇斷電煞車之電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種直流風扇斷電煞車之電路，包括一控制單元、一馬達驅動單元、一開關單元、一中斷保護單元及一煞車單元，該控制單元耦接該馬達驅動單元、開關單元及中斷保護單元，該煞車單元耦接相對馬達驅動單元與中斷保護單元；透過本實用新型此電路的設計，以獨立煞車回路達到斷電煞車的效果，以及有效改善轉速無法達到精準控制的效果。
【專利說明】直流風扇斷電煞車之電路
[0001]【【技術領域】】
[0002]本實用新型有關于一種直流風扇之電路，尤指一種透過一獨立煞車回路達到斷電煞車的效果，以及有效改善轉速無法達到精準控制之效果的直流風扇斷電煞車之電路。
[0003]【【背景技術】】
[0004]許多的消費性產(chǎn)品中，風扇是主要的散熱工具。當統(tǒng)溫度過高時，風扇即會啟動以降低整體統(tǒng)溫度，達到散熱目的，當統(tǒng)溫度下降至一特定值，風扇即會停止動作。
[0005]傳統(tǒng)上為了避免整體統(tǒng)不會因為溫度過高而燒毀，通常會于統(tǒng)中加裝一散熱風扇加以保護。然而，為了因應運算速度越來越快元件之散熱，風扇轉速要求會越來越高，因此，造成風扇斷電後，風扇仍會持續(xù)慣性運轉一段時間後才會完全停止。
[0006]所以已知直流風扇現(xiàn)有斷電煞車技術，是采用電容儲能裝置于斷電時提供給風扇其內(nèi)馬達驅動電路的H型橋式(H-Bridge)，使上臂兩個PMOS電晶體或下臂兩個NMOS電晶體導通，讓H型橋式連接該馬達線圈的兩端形成短路，使馬達磁極無法產(chǎn)生變化而達到煞車效果，雖已知風扇可達到煞車的效果，可是卻延伸出另一問題，就是因風扇內(nèi)部斷電煞車作動使用的MOS電晶體(如N型金氧半場效(NMOS)電晶體或P型金氧半場效(PMOS)電晶體)，與風扇其內(nèi)馬達驅動電路的H型橋式(H-Bridge)是共用MOS電晶體(即上臂兩個PMOS電晶體與下臂兩個NMOS電晶體)，故已知風扇控制轉速是或煞車時需透過前驅動器來控制H型橋式的上臂PMOS電晶體與下臂NMOS電晶體作動，但此控制方式卻會造成上臂PMOS電晶體在做脈沖寬度調(diào)變信號(PULSE WIDTH MODULAT1N ；PWM)切割控制時產(chǎn)生失真而導致轉速無法達到精確控制，以及失真還會造成MOS電晶體低壓開通操作而產(chǎn)生廢熱，進而導致元件溫度升高之問題。
[0007]要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本案之創(chuàng)作人與從事此行業(yè)之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在。
[0008]【實用新型內(nèi)容】
[0009]為有效解決上述之問題，本實用新型之主要目的在提供一種以獨立煞車回路達到斷電煞車之效果，以及有效改善轉速無法達到精準控制之效果的直流風扇斷電煞車之電路。
[0010]為達上述目的，本實用新型提供一種直流風扇斷電煞車之電路，包括:一控制單元，耦接一操作電壓；一馬達驅動單元，耦接該控制單元、一輸入電源及一馬達線圈的至少二端；一開關單元，耦接該控制單元與該輸入電源；一中斷保護單元，其具有一第一端、一第二端及一第三端，該中斷保護單元的第一端耦接該開關單元與控制單元，其該第二端則耦接至該操作電壓，其該第三端則耦接該輸入電源；一煞車單元，具有一第一端、一第二端及一第三端，該煞車單元的第一端耦接相對該中斷保護單元的第三端，其該第二端耦接對應該馬達線圈的其中一端，其該第三端耦接至相對一接地端，令該煞車單元的第二端與馬達線圈的一端及接地端形成一煞車回路而煞車；及其中該風扇斷電時，該中斷保護單元隨著該開關單元呈關閉狀態(tài)無接收到該操作電壓而不導通，并同時該煞車單元被啟動進行煞車。[0011 ] 當該風扇啟動時,該中斷保護單元隨著該開關單元為開啟狀態(tài)接收到該操作電壓而導通，并同時該煞車單元被關閉。
[0012]該馬達驅動單元具有一第一開關件、一第二開關件、一第三開關件、一第四開關件、一第一驅動件及一第二驅動件，該第一、二、三、四開關件各具有一第一端、一第二端及一第三端，該第一開關件的第一端耦接相對該第二開關件的第三端與該馬達線圈的一端，該第三開關件的第一端則耦接相對該第四開關件的第三端與該馬達線圈的另一端，該第一、三開關件的第三端與該輸入電源共同相耦接，該第二、四開關件的第一端與該接地端相耦接，其各該第二端則連接至對應該控制單元上，并該第一、二驅動件的一端分別耦接相對該第一、三開關件的第二端，其另一端則連接相對該控制單元。
[0013]該中斷保護單元的第一端耦接該開關單元的一端與控制單元，其該第三端則耦接相對該第一、三開關件的第三端及該輸入電源。
[0014]該控制單元具有復數(shù)端腳，其中一第一端腳耦接相對該第一驅動件的另一端，一第二端腳耦接至該第二驅動件的另一端，一第三、四端腳分別耦接相對該第二、四開關件的第二端，一第五端腳分別與該中斷保護單元的第一端與該開關單元的一端相耦接，一第六端腳耦接該操作電壓。
[0015]更包含一保護單元及一濾波單元，該保護單元的一端電性連接該輸入電源與該開關單元的一端，其另一端則電性連接該濾波單元的一端，該濾波單元的另一端則與相對該煞車單元的第一端及該第一開關件的第三端相電性連接。
[0016]更包含一霍爾元件，該霍爾元件與該控制單元的第五端腳與該中斷保護單元的第一端相電性連接。
[0017]該第一、三開關件為一 PMOS電晶體,該第二、四開關件為一 NMOS電晶體。
[0018]透過本實用新型此電路的設計，以獨立煞車回路達到斷電煞車的效果，以及有效改善轉速無法達到精準控制的效果。
[0019]【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0020]圖1為本實用新型之第一實施例之方塊示意圖；
[0021]圖2為本實用新型之第一實施例之煞車回路行徑示意圖；
[0022]圖3為本實用新型之第二實施例之方塊示意圖。
[0023]圖中各附圖標記對應的構件名稱為:
[0024]直流風扇斷電煞車之電路…I
[0025]控制單元…10
[0026]第一端腳…101
[0027]第二端腳…102
[0028]第三端腳…103
[0029]第四端腳…104
[0030]第五端腳…105
[0031]第六端腳…106
[0032]馬達驅動單元…12
[0033]第一開關件…121
[0034]第二開關件…122
[0035]第三開關件…123
[0036]第四開關件…124
[0037]第一端...1211、1221、1231、1241
[0038]第二端...1212、1222、1232、1242
[0039]第三端…1213、1223、1233、1243
[0040]第一驅動件…126
[0041]第二驅動件…127
[0042]開關單元…13
[0043]中斷保護單元…14
[0044]第一端…141
[0045]第二端…142
[0046]第三端…143
[0047]煞車單元…15
[0048]第一端…151
[0049]第二端…152
[0050]第三端…153
[0051]保護單元…16
[0052]濾波單元…17
[0053]霍爾元件…18
[0054]馬達線圈…L
[0055]馬達線圈的一端…LI
[0056]馬達線圈的另一端…L2
[0057]操作電壓…Vcc
[0058]輸入電源…Vin
[0059]接地端…GND
[0060]【【具體實施方式】】
[0061]本實用新型之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據(jù)所附圖式之實施例予以說明。
[0062]本實用新型提供一種直流風扇斷電煞車之電路，如圖1、圖2所示，為本實用新型之第一實施例之方塊示意圖；該直流風扇斷電煞車之電路I應用于一風扇(圖中未示)上，且于該實施例之風扇以單相無刷馬達做說明，但并不局限于此，于具體實施時，風扇也可為三相或多相無刷馬達，如三相無刷馬達來說就有三組馬達線圈，依此類推。
[0063]前述直流風扇斷電煞車之電路I包括一控制單元10、一馬達驅動單元12、一開關單元13、一中斷保護單元1614、一霍爾元件18及一煞車單元15,該馬達驅動單元12 f禹接(或電性連接)該控制單元10、一輸入電源Vin及一馬達線圈L的至少二端，該開關單元13則耦接控制單元10與輸入電源Vin (如12伏特或48伏特)，并前述馬達驅動單元12具有一第一開關件121、一第二開關件122、一第三開關件123、一第四開關件124、一第一驅動件126及一第二驅動件127，該第一、二、三、四開關件121、122、123、124各具有一第一端1211、1221、1231、1241、一第二端 1212、1222、1232、1242 及一第三端 1213、1223、1233、1243，該第一開關件121的第一端1211耦接相對該第二開關件122的第三端1223與該馬達線圈L的一端LI，該第三開關件123的第一端1231則耦接相對該第四開關件124的第三端1243與該馬達線圈L的另一端L2，該第一、三開關件121、123的第三端1213、1233與該輸入電源Vin共同相耦接，該第二、四開關件122、124的第一端1221、1241與一接地端GND相耦接，其各該第二端1222、1242則連接至對應該控制單元10上，并該第一、二驅動件126、127的一端分別耦接相對該第一、三開關件121、123的第二端1212、1232，其另一端則連接相對該控制單元10。其中于該實施例之前述該第一、三開關件121、123為一 P型金氧半場效(PMOS)電晶體，該第二、四開關件122、124為一 N型金氧半場效(NMOS)電晶體做說明，但并局限于此。
[0064]而該控制單元10于該實施例以微控制器(micro control unit, ;MCU)做說明，但并不局限于此，且該控制單元具有復數(shù)端腳，其中一第一端腳101耦接相對該第一驅動件126的另一端，一第二端腳102耦接(或電性連接)至該第二驅動件127的另一端，一第三、四端腳103、104分別耦接相對該第二、四開關件122、124的第二端1222、1242，一第五端腳105分別與該中斷保護單元1614的第一端141與該開關單元13的一端相耦接，一第六端腳106耦接一操作電壓Vcc (如5伏特)。
[0065]如圖1所示，前述中斷保護單元1614具有前述第一端141、一第二端142及一第三端143，該中斷保護單元1614的第一端141耦接該開關單元13的一端與控制單元10的第五端，其該第二端142則耦接至該操作電壓Vcc，其該第三端143則耦接該輸入電源Vin及第一、三開關件121、123的第三端1213、1233，并該中斷保護單元1614隨著該開關單元13接收到輸入電源Vin時呈開啟狀態(tài)，進而接收到操作電壓Vcc而導通，或該中斷保護單元1614隨著該開關單元13接收到輸入電源Vin時呈關閉狀態(tài)，進而無法接收到操作電壓Vcc而不導通，并該中斷保護單元1614用以提供中斷解除煞車運作，以保護風扇避免出現(xiàn)垂直導通現(xiàn)象而讓風扇燒毀。并該霍爾元件18與該控制單元10的第五端腳105與該中斷保護單元1614的第一端141相電性連接，其用以傳送一霍爾訊號給該控制單元10。
[0066]并前述煞車單兀15具有一第一端151、一第二端152及一第三端153,該煞車單兀15的第一端151耦接相對該中斷保護單元1614的第三端143，其該第二端152耦接對應該馬達線圈L的其中一端，于該實施例之馬達線圈有兩端L1、L2，且該煞車單元15的第二端152電性連接至該馬達線圈2的一端LI做說明，但并不限于此，于具體實施時，前述煞車單元15的第二端152亦可選擇連接至該馬達線圈L的另一端L2。所述煞車單元15的該第三端153耦接至相對該接地端GND，令該煞車單元15的第二端152與馬達線圈L的一端LI及接地端GND形成一煞車回路(如圖2所示的粗黑箭頭)而煞車，換言之，就是該煞車單元15的第二、三端152、153與馬達線圈L的一端LI形成單向性的閉回路，使馬達線圈L的一端LI上電壓會迅速由該煞車回路泄放到接地端GND上(如圖2所示的粗黑箭頭)，讓馬達的磁極(即馬達線圈L上的電壓)無法產(chǎn)生變化而達到煞車的效果。
[0067]故透過本實用新型之獨立的煞車單元15與風扇運轉使用的馬達驅動單元12分開，使該煞車單元15不會共用該馬達驅動單元12的上述各開關件(即第一、二、三、四開關件121、122、123、124)，可讓前述控制單元10直接對該馬達驅動單元12的下臂開關件(即第二、四開關件)做脈沖寬度調(diào)變信號(PULSE WIDTH MODULAT1N ；PWM)切割控制，而無須再透過前驅動器來控制馬達驅動單元12的下臂開關件，使得有效改善PWM切割時造成的失真之問題，進而有效讓風扇轉速可達到精準控制的效果。
[0068]所以當風扇做啟動時，使該開關單元13可接收到輸入電源Vin呈開啟狀態(tài)，該中斷保護單元1614便會接收到該操作電壓Vcc (即中斷保護單元1614被該操作電壓Vcc打開)而作動(或導通)，同時該煞車單元15被關斷而解除(或中斷)煞車(即煞車單元15不作動)，使該控制單元10恢復正常作動可控制該馬達驅動單元12驅使風扇轉速運轉；若風扇斷電時，令該開關單元13不會接收到輸入電源Vin呈關閉狀態(tài)，進而該操作電壓Vcc會快速消耗到零伏特，此時該中斷保護單元1614也不會接收到該操作電壓Vcc (即中斷保護單元1614被該操作電壓Vcc打開)而被關斷(或不導通)，并該馬達線圈L 一端LI上儲能會驅使該煞車單元15作動而導通，進而該馬達線圈L的一端LI上的電壓即可迅速由該煞車回路泄放到接地端GND上，讓馬達的磁極(即馬達線圈L上的電壓)無法產(chǎn)生變化而達到斷電煞車的效果。
[0069]因此，藉由本實用新型之直流風扇斷電煞車之電路I的設計，以獨立煞車回路達到斷電煞車的效果，以及有效改善轉速無法達到精準控制的效果。
[0070]如圖3所示，為本實用新型之第二實施例之方塊示意，并參閱圖2 ;該實施例之電路結構與連結關及其功效大致前述第一實施例之電路相同，故在此不重新贅述，其兩者差異處在于:前述直流風扇斷電煞車之電路I更包含一保護單元16與一濾波單元17，該保護單元16于該實施例以二極體，濾波單元17以電容件做說明，但并不局限于此，前述保護單元16的一端電性連接該輸入電源Vin與該開關單元13的一端，其另一端則電性連接該濾波單元17的一端，該濾波單元17的另一端則與相對該煞車單元15的第一端151及該第一開關件121的第三端1213相電性連接。
[0071]并前述保護單元16用以阻擋該濾波單元17的放電電壓，以避免影響其他單元的運作，該濾波單元17用以供能量給煞車單元15作動開通，亦即當風扇斷電時，藉由所述濾波單元17所儲存的殘余能量提供給該煞車單元15，令該煞車單元15受到驅使而導通，進而該馬達線圈L的一端LI上的電壓即可迅速由該煞車回路泄放到接地端GND上，讓馬達的磁極(即馬達線圈L上的電壓)無法產(chǎn)生變化而達到斷電煞車的效果。
[0072]故透過本實用新型之直流風扇斷電煞車之電路I的設計，以獨立煞車回路達到斷電煞車的效果，以及有效改善轉速無法達到精準控制的效果。
[0073]以上所述本實用新型相較于已知具有下列之優(yōu)點:
[0074]1.具有之獨立的煞車單元與風扇運轉使用的馬達驅動單元分開，使該煞車單元不會共用該馬達驅動單元的各開關件，令斷電時透過獨立煞車回路來達到斷電煞車的效果。
[0075]2.具有改善PWM切割時造成的失真之問題。
[0076]3.具有讓風扇轉速可達到精準控制的效果。
[0077]以上所述者，僅本實用新型之較佳可行之實施例而已，舉凡利用本實用新型上述之方法、形狀、構造、裝置所為之變化，皆應包含于本案之權利范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，包括: 一控制單元，耦接一操作電壓； 一馬達驅動單元，耦接該控制單元、一輸入電源及一馬達線圈的至少二端； 一開關單元，耦接該控制單元與該輸入電源； 一中斷保護單元，其具有一第一端、一第二端及一第三端，該中斷保護單元的第一端耦接該開關單元與控制單元，其該第二端則耦接至該操作電壓，其該第三端則耦接該輸入電源； 一煞車單元，具有一第一端、一第二端及一第三端，該煞車單元的第一端耦接相對該中斷保護單元的第三端，其該第二端耦接對應該馬達線圈的其中一端，其該第三端耦接至相對一接地端，令該煞車單元的第二端與馬達線圈的一端及接地端形成一煞車回路而煞車； 及其中該風扇斷電時，該中斷保護單元隨著該開關單元呈關閉狀態(tài)無接收到該操作電壓而不導通，并同時該煞車單元被啟動進行煞車。
2.根據(jù)權利要求1所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述風扇啟動時，中斷保護單元隨著該開關單元為開啟狀態(tài)接收到該操作電壓而導通，并同時該煞車單元被關閉。
3.根據(jù)權利要求1所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述馬達驅動單元具有一第一開關件、一第二開關件、一第三開關件、一第四開關件、一第一驅動件及一第二驅動件，該第一、二、三、四開關件各具有一第一端、一第二端及一第三端，該第一開關件的第一端耦接相對該第二開關件的第三端與該馬達線圈的一端，該第三開關件的第一端則耦接相對該第四開關件的第三端與該馬達線圈的另一端，該第一、三開關件的第三端與該輸入電源共同相耦接，該第二、四開關件的第一端與該接地端相耦接，其各該第二端則連接至對應該控制單元上，并該第一、二驅動件的一端分別耦接相對該第一、三開關件的第二端，其另一端則連接相對該控制單元。
4.根據(jù)權利要求3所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述中斷保護單元的第一端耦接該開關單元的一端與控制單元，其該第三端則耦接相對該第一、三開關件的第三端及該輸入電源。
5.根據(jù)權利要求4所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述控制單元具有復數(shù)端腳，其中一第一端腳耦接相對該第一驅動件的另一端，一第二端腳耦接至該第二驅動件的另一端，一第三、四端腳分別耦接相對該第二、四開關件的第二端，一第五端腳分別與該中斷保護單元的第一端與該開關單元的一端相耦接，一第六端腳耦接該操作電壓。
6.根據(jù)權利要求3所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述斷電煞車之電路還包含一保護單元及一濾波單元,該保護單元的一端電性連接該輸入電源與該開關單元的一端，其另一端則電性連接該濾波單元的一端，該濾波單元的另一端則與相對該煞車單元的第一端及該第一開關件的第三端相電性連接。
7.根據(jù)權利要求6所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述斷電煞車之電路還包含一霍爾元件，該霍爾元件與該控制單元的第五端腳與該中斷保護單元的第一端相電性連接。
8.根據(jù)權利要求1所述之直流風扇斷電煞車之電路，其特征在于，所述第一、三開關件為一 PMOS電晶體，該第二、四開關件為一 NMOS電晶體。
【文檔編號】F04D27/00GK204239303SQ201420707412
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權日:2014年11月21日
【發(fā)明者】黃柏勝 申請人:奇鋐科技股份有限公司