CN101656504A - 可正逆转无刷直流风扇马达电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可正逆转无刷直流风扇马达电路，包括一霍尔传感器，一判断电路，其具有一输入端连接霍尔传感器，具有另一输入端接受一控制信号，并具有至少一输出端，一驱动电路，其连接判断电路的至少一输出端，并具有复数定子线圈，判断电路会判断霍尔传感器的输出信号及控制信号的电平是否相同，而输出不同的结果信号至驱动电路，令驱动电路决定等定子线圈依序由何导通，并决定其相位，藉此，风扇可进行正转或逆转。

Description

可正逆转无刷直流风扇马达电路

技术领域

本发明涉及一种可正逆转无刷直流风扇马达电路，特别涉及可以改变扇叶风向的电路设计的改良。

背景技术

目前，公知的无刷直流散热风扇采用霍尔传感器与一些电子零件组成换向电路，如图1所示，霍尔传感器1a输出信号通过电阻器R1连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接定子线圈L1，三极管Q2的基极通过电阻器R2连接到三极管Q1的集电极，三极管Q2的集电极连接定子线圈L2，三极管Q1和Q2的发射极共同接地，定子线圈L1及L2的另一端连接电源端V+。

霍尔传感器1a的输出信号为方波，当输出信号为低电平时，三极管Q1不导通、三极管Q2导通，造成定子线圈L1不导通、定子线圈L2导通；当输出信号为高电平时，三极管Q1导通、三极管Q2不导通，造成定子线圈L1导通、定子线圈L2不导通，藉此，定子线圈L1及L2会由于霍尔传感器1a输出的高、低电平的改变而轮流导通。

霍尔传感器1a感应转子磁体的位置，其输出信号控制相应的定子线圈L1或L2通电，当转子旋转，霍尔传感器1a位置的磁场方向改变时，定子线圈的通电状况也相应切换，转子往单一方向连续旋转。

换言之，转子在不同旋转角度时定子线圈电流方向不同，或者转子处于不同旋转角度时不同的定子线圈通电，或者前两者的组合，使风扇转子能够往单一方向旋转，转子带动扇叶旋转，风向不会改变。

但是一些情况下需要风向可以改变，传统的无刷直流散热风扇就无法满足此需求。

另参考中国台湾专利证书号第I301016号，则通过两个霍尔传感器来达成风向的改变，将造成电路成本的增加，以及增加电路的复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明设计人为改善并解决上述的缺失，特潜心研究并配合学理的运用，终于提出设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

本发明的主要目的，在于可提供一种可正逆转无刷直流风扇马达电路，通过控制信号可以改变扇叶转向，从而改变风向。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

风扇中，霍尔传感器安装在转子的磁体附近，电路工作时，霍尔传感器的输出信号反映了其位置的转子磁体的极性，在霍尔传感器的输出端另设置一个判断电路，该判断电路提供一个风向控制输入端A，通过该控制端A，可以使判断电路的输出端与霍尔信号同相或反相，判断电路的输出端通过驱动电路控制定子相关线圈电流方向，从而使风扇转子连续运转，在此过程中，只要改变风向控制输入端信号，就相当于改变了转子位置与线圈通电的规则，风扇就会往反方向旋转，从而实现风向的转变。

具体而言，有以下技术方案：

第一方案：可正逆转无刷直流风扇马达电路，包括：一霍尔传感器；一判断电路，具有一输入端连接该霍尔传感器，具有另一输入端接受一控制信号，并具有至少一输出端；以及一驱动电路，连接该判断电路的该输出端，并具有复数定子线圈；其中，该判断电路判断该霍尔传感器的输出信号及该控制信号的电平是否相同，并产生相应的输出信号，该驱动电路根据判断电路输出端的输出信号控制所述定子线圈导通时间和顺序，并决定其相位。

第二方案：可正逆转无刷直流风扇马达电路，包括：一霍尔传感器；一门电路，具一输入端连接该霍尔传感器，具另一输入端接受一控制信号，并具有复数输出端；以及一驱动电路，包括电性连接的复数开关管和复数定子线圈，各所述开关管的控制端分别连接该门电路的该等输出端，且各所述开关管的受控端分别连接各该定子线圈；其中，该门电路判断该霍尔传感器的输出信号及该控制信号的电平是否相同，并令该门电路的该等输出端的输出信号决定该等开关管导通时间和顺序，进而控制该等定子线圈的导通时间和顺序，并决定其相位。

较佳地，所述开关管为晶体三极管或金属氧化物半导体场效应管。第三方案：可正逆转无刷直流风扇马达电路，包括：一霍尔传感器；一微控制单元，具一输入端连接该霍尔传感器，具另一输入端接受一控制信号，并具有互为反向的两输出端；以及一驱动电路，包括电性连接的复数开关管及复数定子线圈，各所述开关管的控制端分别连接该微控制单元的该等输出端，且各所述开关管的受控端分别连接各所述定子线圈；其中，该微控制单元判断该霍尔传感器的输出信号及该控制信号的电平是否相同，并产生相应输出信号，令该微控制单元的该两输出端的输出信号决定该等开关管导通的时间和顺序，进而控制该等定子线圈导通的时间和顺序，并决定其相位。

较佳地，所述开关管为晶体三极管或金属氧化物半导体场效应管。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本发明具有的优点在于：通过简单的电路设计改良，通过风向控制信号，就可以控制风扇的风向，以达到上述的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是公知的无刷直流风扇的电路原理图；

图2是本发明的电路原理图一。

图3是本发明的电路原理图二。

具体实施方式

为了使能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

本发明可正逆转无刷直流风扇马达电路中，驱动电路可由复数个(大于或等于两个)开关管和复数定子线圈电性连接构成。所述开关管的作用在于，根据其控制端的输入信号决定其受控端的导通与否和/或导通电流、输出电压等参数，从而控制流经定子线圈的电流。开关管可用现有技术中任何能实现上述功能的器件或电路实现。以下例举其中两种较佳实施方式，开关管用晶体三极管(简称三极管)和金属氧化物半导体场效应管(简称MOSFET或MOS管)实现的实施例。在图2所示实施例中，霍尔传感器1的输出信号连接至门电路2的一个输入端，门电路2使用异或门，也可以使用异或非门，A为风向控制输入端，连接到门电路2的另一个输入端，该门电路2为一判断电路，门电路2的输出端通过电阻器R1连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接定子线圈L1，三极管Q2的基极通过电阻器R2连接到三极管Q1的集电极，三极管Q2的集电极连接定子线圈L2，三极管Q1和Q2的发射极共同接地，定子线圈L1及L2的另一端连接电源端V+。上述门电路2通过电阻器R1所连接的电路为驱动电路。

霍尔传感器1的输出信号为方波，当输出信号为低电平，若风向控制输入端A的控制信号为低电平时，则门电路2的输出信号为低电平，三极管Q1不导通、三极管Q2导通，造成定子线圈L1不导通、定子线圈L2导通；当输出信号为高电平，风向控制输入端A的控制信号仍为低电平时，则门电路2的输出信号为高电平，三极管Q1导通、三极管Q2不导通，造成定子线圈L1导通、定子线圈L2不导通，藉此，定子线圈L1及L2会由于霍尔传感器1输出的高、低电平的改变而轮流导通，且与公知技术的图1有相同的结果。

当霍尔传感器1的输出信号为低电平，若风向控制输入端A的控制信号改为高电平时，则门电路2的输出信号为高电平，三极管Q1导通、三极管Q2不导通，造成定子线圈L1导通、定子线圈L2不导通，但定子线圈L1会与之前的反相，将使得风扇转子开始反向旋转。

此时，霍尔传感器1的输出信号为高电平时，则门电路2的输出信号为低电平，三极管Q1不导通、三极管Q2导通，造成定子线圈L1不导通、定子线圈L2导通，促使风扇转子连续以此反向旋转。

直到风向控制输入端A的控制信号改为低电平，风扇转子便回到原来的正向旋转方式。

由此可知，门电路2的输出端用于控制三极管Q1、Q2，改变风向控制输入端A的的控制信号的电位状态，就改变霍尔传感器的输出信号与门电路2的输出信号的对应关系，从而改变风扇扇叶旋转方向，得到不同风向。此外，上述的三极管Q1、Q2可以是MOS管。

在图3所示为另一个实施例，霍尔传感器1的输出信号连接至微控制单元(MCU)3的一个输入口，A为风向控制输入端，连接到微控制单元3的另一个输入端，微控制单元3为一判断电路，微控制单元3具有两个输出端B和C(两者输出互为反相，一端若为高电平，则另一端为低电平)分别连接至电阻R1和R2，电阻R1和R2的另一端再分别连接三极管Q1和Q2的基极，三极管Q1的集电极连接定子线圈L1，三极管Q2的集电极连接定子线圈L2，三极管Q1和Q2的发射极共同接地，定子线圈L1及L2的另一端连接电源端V+。上述微控制单元3的输出所连接的电路为驱动电路。

霍尔传感器1的输出信号为方波，当输出信号为低电平，若风向控制输入端A的控制信号为低电平时，则微控制单元3的输出端B的输出信号为低电平，输出端C的输出信号为高电平，三极管Q1不导通、三极管Q2导通，造成定子线圈L1不导通、定子线圈L2导通；当输出信号为高电平，风向控制输入端A的控制信号仍为低电平时，则微控制单元3的输出端B的输出信号为高电平，输出端C的输出信号为低电平，三极管Q1导通、三极管Q2不导通，造成定子线圈L1导通、定子线圈L2不导通，藉此，定子线圈L1及L2会由于霍尔传感器1输出的高、低电平的改变而轮流导通，且与公知技术的图1有相同的结果。

当霍尔传感器1的输出信号为低电平，若风向控制输入端A的控制信号改为高电平时，则微控制单元3的输出端B的输出信号为高电平，输出端C的输出信号为低电平，三极管Q1导通、三极管Q2不导通，造成定子线圈L1导通、定子线圈L2不导通，但定子线圈L1会与的前的反相，将使得风扇转子开始反向旋转。

此时，霍尔传感器1的输出信号为高电平时，则微控制单元3的输出端B的输出信号改为低电平，输出端C的输出信号为高电平，三极管Q1不导通、三极管Q2导通，造成定子线圈L1不导通、定子线圈L2导通，促使风扇转子连续以此反向旋转。

直到风向控制输入端A的控制信号改为低电平，风扇转子便回到原来的正向旋转方式。

三极管Q1、Q2由微控制单元3的两个输出端B和C所控制，风向控制输入端A的的控制信号的电平状态决定霍尔传感器1的输出信号与控制单元3输出的对应关系，从而改变风扇扇叶旋转方向，得到不同风向。由于使用微控制单元3，所以还可以实现各种调速功能与信号输出功能。图中微控制单元3也可以使用可编程逻辑器件(PLD/FPGA)或数字信号处理器(DSP)，三极管Q1、Q2可以是MOS管。

据此，本发明通过简单的电路设计改良，通过风向控制信号，就可以控制风扇正转或逆转的风向，使用非常简便，且节省成本。

其中，在以上各实施例中，对于各三极管或MOS管而言，由于其基极或栅极电压决定了其导通状态，因此，三极管的基极或MOS管的栅极也称为控制端或输入端；而三极管的集电极、发射极电流或MOS管的源、漏电流受控于基极或栅极电压，因此，也称为受控端或输出端。当提及三极管或MOS管的受控端或输出端与×××连接时，表示×××与三极管的发射极或集电极之一连接；或者是×××与MOS管的源极或漏极之一连接。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于，包括：

一霍尔传感器；

一判断电路，具有一输入端连接该霍尔传感器，具有另一输入端接受一控制信号，并具有至少一输出端；以及

一驱动电路，连接该判断电路的该输出端，并具有复数定子线圈；

其中，该判断电路判断该霍尔传感器的输出信号及该控制信号的电平是否相同，并产生相应的输出信号，该驱动电路根据判断电路输出端的输出信号控制所述定子线圈导通时间和顺序，并决定其相位。

2、根据权利要求1所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：该霍尔传感器的输出信号为方波。

3、根据权利要求1所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：该判断电路为异或门或异或非门。

4、根据权利要求1所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：该判断电路为微控制单元。

5、一种可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于，包括：

一霍尔传感器；

一门电路，具一输入端连接该霍尔传感器，具另一输入端接受一控制信号，并具有复数输出端；以及

一驱动电路，包括电性连接的复数开关管和复数定子线圈，各所述开关管的控制端分别连接该门电路的该等输出端，且各所述开关管的受控端分别连接各该定子线圈；

其中，该门电路判断该霍尔传感器的输出信号及该控制信号的电平是否相同，并令该门电路的该等输出端的输出信号决定该等开关管导通时间和顺序，进而控制该等定子线圈的导通时间和顺序，并决定其相位。

6、根据权利要求5所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：该门电路为异或门或异或非门。

7、根据权利要求5所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：所述开关管为晶体三极管或金属氧化物半导体场效应管。

8、一种可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于，包括：

一霍尔传感器；

一微控制单元，具一输入端连接该霍尔传感器，具另一输入端接受一控制信号，并具有互为反向的两输出端；以及

一驱动电路，包括电性连接的复数开关管及复数定子线圈，各所述开关管的控制端分别连接该微控制单元的该等输出端，且各所述开关管的受控端分别连接各所述定子线圈；

其中，该微控制单元判断该霍尔传感器的输出信号及该控制信号的电平是否相同，并产生相应输出信号，令该微控制单元的该两输出端的输出信号决定该等开关管导通的时间和顺序，进而控制该等定子线圈导通的时间和顺序，并决定其相位。

9、根据权利要求8所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：该微控制单元为可编程逻辑器件或数字信号处理器。

10、根据权利要求8所述的可正逆转无刷直流风扇马达电路，其特征在于：所述开关管为晶体三极管或金属氧化物半导体场效应管。

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