專利名稱：一種改良的無刷風扇馬達控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種無刷風扇馬達控制電路，尤指實現(xiàn)寬電壓，大功率 直流改良的無刷風扇馬達控制電路。
背景技術：
目前直流無刷風扇馬達控制電路，有專用的PWM功能的IC來控制馬達， 雖然能實現(xiàn)PWM控制、Auto Start 、過流保護等功能，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，風扇運轉就會一直產(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。當風扇被鎖住后，CT腳電容充電，必須有一 個充電過程才可以達到設定的高電平，IC輸出關閉，但是此鎖機到關閉存在一 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，不能起到保護的作用。
現(xiàn)有的無刷風扇馬達在啟動時電路處于關閉狀態(tài)，不能起緩沖啟動功能， 在線圈阻抗小(幾歐或更小)的機種中，馬達轉速高、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，能達到緩沖啟動，但不能適用多機種，多種馬達轉速 的變化應用。
傳統(tǒng)的直流無刷風扇馬達的驅動IC的Auto Start的ON/OFF的時間比是不 可調(diào)的。在馬達功率太大或負栽過重時，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動元件的損壞，反之Auto Start電路的打開 時間太短，會因負載等因素不能達到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問題是，在線圏阻抗小(幾歐或更小)、馬達
轉速高、工作電流大、功率大、啟動電流大的機種中實現(xiàn)過流保護、PWM控制、 Auto Start保護、緩啟動保護等功能，同時適用多種電壓值、多種轉速的變化 應用。
為了克服現(xiàn)有無刷風扇馬達控制電路的不足，本實用新型提供一種能適用 寬電壓，大功率無刷馬達的啟動和其控制的電路。本電路可以進行過流保護、 Auto Start、緩啟動、PWM控制、RD/FG輸出等功能。
一種改良的無刷風扇馬達控制電路，包括一電壓轉換電路，該電壓轉換電 路與馬達驅動電路、霍爾感應元件以及霍爾感應電壓放大及相位控制電路導接， 為上述電路提供相應電壓；所述霍爾感應元件輸出端與霍爾感應電壓放大及相 位控制電路連接，該霍爾感應電壓放大及相位控制電路連接于馬達驅動電路上； 其特征在于所述霍爾感應電壓放大及相位控制電路另 一輸出端連接一運轉偵 測電路，用于檢測馬達轉子的運轉狀態(tài)，所述的運轉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電壓放大及相位 控制電路，集電極連接過電流保護電路，其中發(fā)射極接一上拉電阻，基極接一偏 置電阻。運轉偵測電路中電容通過對霍爾感應電壓放大及相位控制電路輸出的 轉速信號濾波輸出一相應電壓信號至過流保護電路。過電流保護電路由電容、 電阻、運算放大器和二極管構成，其中電容、電阻和二極管串接于運算放大器 上一輸入端與輸出端上，另有電容、電阻并接運算放大器上另一輸入端與地。 該運算放大器的關閉及開啟達到控制馬達轉子線圏的過電流保護。所述運轉偵 測電路輸出的一電壓至運算放大器上另一輸入端并對一電容充電，給運算^l:大 器一判定馬達過電流的基準電壓。所述過流保護電路與過電流保護取樣電路輸出端連接，該過電流保護取樣 電路連接在馬達驅動電路上，以能夠輸送一修正電壓提供給過流保護電路中。
過電流保護電路連接一 PWM信號發(fā)生器，并且該PWM信號發(fā)生器連接一 PWM轉 換電路。將馬達驅動電路是否過流的信號輸入至該過電流保護電路，比較后輸 出一電壓信號至PWM信號發(fā)生器。該PWM信號發(fā)生器接收PWM信號轉換電路的 信號和過電流保護電路的信號，進而輸出相對應的頻寬比信號給該PWM控制電 路，且該PWM控制電路連接于馬達驅動電路上，PWM控制電路至少設有一對開 關管，其由PWM信號倒相放大后控制該對開關管的開關時間，進而控制馬達轉 子線圈電流回路，實現(xiàn)對轉速和保護功能的控制。
該PWM信號發(fā)生器還連接有一緩啟動保護電路及一 Auto Start保護電路， 該緩啟動保護電路及Auto Start保護電膝接收電壓轉換電路所提供的電壓工 作。在馬達被強制停下時，Auto Start保護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保護電路由電容、電阻、二極 管組成。當風扇馬達在啟動時緩啟動保護電路輸送一緩啟動電壓給PWM信號發(fā) 生器，使其產(chǎn)生一安全啟動馬達的頻寬比信號，所述緩啟動保護電路至少包括 一電容。
上述過電流保護和Auto Start保護電路與PWM信號發(fā)生器連接之間至少有 一個隔離二極管。
改良的無刷風扇馬達控制電路連接有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算放大器與PWM信號發(fā)生器相結合的 基礎上增加少量阻容元器件，即可實現(xiàn)復雜的過流保護、PWM控制、AutoStart 保護、緩啟動保護、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 標號說明
10、電壓轉換電路
22、感應電壓放大及相位控制電路
24、馬達轉子
42、 PWM信號發(fā)生器
51、過電流取樣電路
53、 Auto Start寸呆護電路
55、緩啟動保護電路
具體實施方式
以下結合附圖來進一步說明，本實用新型中的電源電壓轉換電路IO，經(jīng)內(nèi)部 轉換后輸出一VCC電壓，其連接至馬達驅動電路23用以驅動馬達轉子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，霍爾感應元件21、感應電壓放大及相位控制電路22、過電流保 護取樣電路51、運轉偵測電路54、過電流保護電路52、 Auto Start保護電路 53、緩啟動保護電路55、 PWM信號轉換電路41、 PWM控制電路43、 RD/FG功能 輸出電路60的工作電源。
感應電壓放大及相位控制電路22連接一霍爾感應元件21，在電路工作時霍 爾感應元件21輸出一霍爾感應信號至感應電壓》文大及相位控制電路22，感應電
21、霍爾感應元件
23、馬達驅動電路
41、 P窗信號轉換電路
43、 P醫(yī)控制電路 52、、過電流保護電路 54、運轉偵測電路 60、 RD/FG功能輸出電路
壓放大及相位控制電路22中先經(jīng)一對運算放大對霍爾感應信號進行放大，再將 放大信號電壓相位反相180度后隔離，然后輸入到馬達驅動電路23。馬達驅動 電路連接一馬達轉子24線圈。
感應電壓放大及相位控制電路22輸出信號和電壓轉換電路輸出的VCC電壓 經(jīng)馬達驅動電路23對馬達轉子24線圈交替勵磁，以驅動馬達運轉。
過電流保護電路52內(nèi)部設一有正反饋的運算放大器，并預設一過電流保護 閥值電壓。過電流保護電路52連接至過電流保護取樣電路51，該過電流保護取 樣電路51經(jīng)過一低阻值電阻串接于馬達驅動電路23與地之間進行取樣，再對 過電流保護電路52輸出一個修正電壓信號。在過電流保護電路52內(nèi)部運算放 大器將該修正電壓信號與預設的閥值電壓進行比較，進而判斷該直流無刷馬達 是否過流。設直流無刷馬達在轉速升高電流增大或外作用力下轉速下降即負載 增加電流增大，過電流保護取樣電路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 正常運轉或低于正常標準運轉狀態(tài)下，過電流保護取樣電路51輸出的電壓信號 至使過電流保護電路52內(nèi)部運算放大器關閉，過電流保護電路52處于等待狀 態(tài)。
檢測馬達轉子24的運轉狀態(tài)，運轉偵測電路將該直流無刷馬達轉子24的轉速 信號轉換成一相應電壓信號，傳輸至過電流保護電路52內(nèi)部運算放大器的過電 流保護閥值預設端。設該直流無刷馬達轉速在正常運轉或高于正常標準運轉狀 態(tài)下,運轉偵測電路54輸出的相應電壓信號使過電流保護閥值預設端電壓升高， 以至過電流保護電路52降低過電流保護閥值，進而使該直流無刷馬達電流在更 安全范圍內(nèi)起到過電流保護作用。設該直流無刷馬達轉速低于正常標準運轉或
啟動時，運轉偵測電路54輸出的相應電壓信號降低，以至過電流保護電路52 放寬過電流保護閥值，進而使該直流無刷馬達有一定的電流增長空間而達到正 常狀態(tài)。因此不會因為過電流保護電路52的過電流保護閥值而使該直流無刷馬 達在要達到正常狀態(tài)時^皮保護出現(xiàn)的直流無刷馬達轉轉停停的現(xiàn)象。
Auto Start保護電路53在該直流無刷馬達因某種原因強制停機時，對PWM 信號發(fā)生器42提供一個脈沖電壓，進而控制該直流無刷馬達的啟動。當風扇馬 達在啟動時緩啟動保護電路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的頻寬比信號。使該直流無刷馬達在啟 動時不至于因瞬間通電損壞馬達驅動電路。
PWM信號轉換電路41在馬達外部接收一個PWM信號后經(jīng)一運算放大電路對 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 信號轉換電路41，過電流保護電路52， Auto Start保護電路53、緩啟動保護 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提供一精準頻寬比的信號后，該PWM 信號經(jīng)倒相器倒相放大后控制一對開關管的開關時間，進而來控制馬達驅動電 路的一路橋臂，達到控制馬達轉子24線圏電流回路。以此來實現(xiàn)對轉速和保護
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)格時電壓轉換電路10中的電阻改 用適當值、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的實際范圍。
綜上，經(jīng)過電流取樣電路51與緩啟動保護電路55對該直流無刷馬達時刻監(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轉速及實現(xiàn)各 種保護功能的控制。
權利要求1、一種改良的無刷風扇馬達控制電路，包括一電壓轉換電路，該電壓轉換電路與馬達驅動電路、霍爾感應元件以及霍爾感應電壓放大及相位控制電路、緩啟動保護電路、Auto Start保護電路等導接，為上述各電路提供相應電壓；所述霍爾感應電壓放大及相位控制電路輸入端與霍爾感應元件輸出端連接，其輸出端連接于馬達驅動電路上；其特征在于所述霍爾感應電壓放大及相位控制電路另一輸出端連接一運轉偵測電路，用于檢測馬達轉子的運轉狀態(tài)，且該運轉偵測電路的輸出端與一過流保護電路連接，以將轉速信號轉換成相應電壓信號輸送至該過流保護電路，來控制過電流保護閥值；所述過流保護電路與過電流保護取樣電路輸出端連接，該過電流保護取樣電路連接在馬達驅動電路上，以能夠輸送一修正電壓提供給過流保護電路中；所述過流保護電路、緩啟動保護電路、Auto Start保護電路輸出的保護控制電壓通過一PWM信號發(fā)生器轉換成相應頻寬比信號輸送至PWM控制電路進而控制該直流無刷馬達的電流。
2、 根據(jù)權利要求l所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于所述 過電流保護電路連接一 PWM信號發(fā)生器，并且該PWM信號發(fā)生器連接一 PWM轉 換電路。將馬達驅動電路是否過流的信號輸入至該過電流保護電路，比較后輸 出一電壓信號至PWM信號發(fā)生器。該PWM信號發(fā)生器接收PWM信號轉換電路的 信號和過電流保護電路的信號，進而輸出相對應的頻寬比信號給該P窗控制電 路，且該PWM控制電路連接于馬達驅動電路上，進而用來控制馬達的轉速。
3、 根據(jù)權利要求2所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于該PWM 信號發(fā)生器還連接有一緩啟動保護電路及一 Auto Start保護電路，該緩啟動保 護電路及Auto Start保護電i^收電壓轉換電路所提供的電壓工作，以在該直 流無刷馬達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)生一安全啟動馬達的頻寬比信號。
4、 根據(jù)權利要求2或3所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于 所述改良的無刷風扇馬達控制電路連接有FG/RD功能輸出電路，該FG/RD功能 輸出電路由電壓轉換電路提供工作電壓。
5、 根據(jù)權利要求1所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于所述 的運轉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 連接到霍爾感應電壓放大及相位控制電路，集電極連接過電流保護電路，其中 發(fā)射極接一上拉電阻，基極接一偏置電阻。
6、 根據(jù)權利要求1或2所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于 所述的過電流保護電路由電容、電阻、運算放大器和二極管構成，其中電容、 電阻和二極管串接于運算放大器一輸入端與輸出端上，另有電容、電阻并接運 算放大器上另一輸入端與地上，由該運算放大器的關閉及開啟達到控制馬達轉 子線圏的過電流保護之效果。
7、 根據(jù)權利要求1或2所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于 所述PWM控制電路至少設有一對開關管，其由PWM信號倒相放大后控制該對開 關管的開關時間，進而控制馬達轉子線圈電流回路，實現(xiàn)對轉速和保護功能的 控制。
8、 根據(jù)權利要求1或3所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于 所述過電流保護和Auto Start保護電路與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)權利要求1或3所述一種改良的無刷風扇馬達控制電路，其特征在于 所述Auto Start保護電路及緩啟動保護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扇馬達的控制電路，旨在提供一種價格便宜，穩(wěn)定性高的無刷馬達控制電路。它包括一運轉偵測電路，該運轉偵測電路用于檢測馬達轉子的運轉狀態(tài)，且該運轉偵測電路的輸出端與一過流保護電路連接，將轉速信號轉換成相應電壓信號輸送至該過流保護電路，來控制過電流保護閥值；所述過流保護電路與過電流保護取樣電路輸出端連接，該過電流保護取樣電路連接在馬達驅動電路上，以能夠輸送一修正電壓提供給過流保護電路中；過流保護電路、緩啟動保護電路、Auto Start保護電路輸出的保護控制電壓通過一PWM信號發(fā)生器轉換成相應頻寬比信號輸送至PWM控制電路進而控制該直流無刷馬達的電流。
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