CN102748316B - 用于汽车发动机的双风机冷却风扇pwm控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，包括电源滤波单元、电源防反接保护单元和双路驱动单元，所述电源滤波单元通过电源防反接保护单元与双路驱动单元相连接，所述双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号输入端，还设有两路电机转速控制信号输出端，所述两路电机转速控制信号输出端分别与用于带动风扇的第一电机M1和第二电机M2的电源负极相连接，所述第一电机M1和第二电机M2的电源正极还分别与电源滤波单元的输出端相连接。本发明提供的双风机冷却风扇PWM控制器，避免了复杂的驱动电路，使其工作性能达到最优，简化了电路设计，减少了器件用量，提高了PWM控制器的可靠性，还有效的降低了生产成本，具有良好的应用前景。

Description

用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器

技术领域

本发明涉及电子调速技术领域，具体涉及一种用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器。

背景技术

冷却机构是汽车发动机的重要组成部分，是保障发动机持续可靠工作、充分发挥发动机性能、延长发动机使用寿命的重要部件，可见，冷却机构对发动机的动力性、经济性和可靠性有很大影响，而现代汽车中的发动机转速和功率的不断提高，对冷却机构的要求也越来越高，市场上的冷却机构多为冷却风扇，众所周知，智能化与节能化将是未来汽车电子发展的主要方向，而现有的冷却风扇控制系统以微处理器为控制核心的智能化控制PWM技术的引入，使得汽车发动机冷却风扇系统的控制性能得到了大大优化，能够根据不同的发动机系统设计不同的控制方案，但是，现有的汽车发动机冷却风扇系统的PWM控制器，所需的器件较多，设计复杂，造成PWM控制器的成本较高、性能较差、功耗较高、稳定性不高，无法满足现代的智能化与节能化汽车电子发展要求。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术中的汽车发动机冷却风扇系统的PWM控制器，成本较高、性能较差、功耗较高、稳定性不高，无法满足现代的智能化与节能化汽车电子发展要求的问题。本发明提供的一种用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，避免了复杂的驱动电路，使其工作性能达到最优，简化了电路设计，减少了器件用量，提高了控制器的可靠性，还降低了生产成本，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：包括电源滤波单元、电源防反接保护单元和双路驱动单元，所述电源滤波单元通过电源防反接保护单元与双路驱动单元相连接，所述双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号输入端，还设有两路电机转速控制信号输出端，所述两路电机转速控制信号输出端分别与用于带动风扇的第一电机M1和第二电机M2的电源负极相连接，所述第一电机M1和第二电机M2的电源正极还分别与电源滤波单元的输出端相连接。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述电源滤波单元为EMI滤波器电路，所述EMI滤波器电路包括第一电容C1，差模电感L1、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，所述第一电容C1的一端与输入电源相连接，另一端接地，所述第一电容C1接输入电源的一端依次连接有差模电感L1、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，所述第二压敏电阻RV2的另一端接地，所述差模电感L1和第一压敏电阻RV1的连接处设有多个滤波电容，且做为所述电源滤波单元的输出端。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第一电容C1为安规电容。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述电源防反接保护单元包括第一MOS管Q1，所述第一MOS管Q1的漏极做为电源防反接保护单元的输入端与所述电源滤波单元的输出端相连接，所述第一MOS管Q1的漏极与栅极之间设有上拉电阻R2，所述第一MOS管Q1的栅极还通过下拉电阻R1与地连接，所述第一MOS管Q1的源极做为电源防反接保护单元的输出端与所述双路驱动单元的电源输出端相连接。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述双路驱动单元包括用于电机电枢中电感续流的第二MOS管Q2和第三MOS管Q3、用于驱动电机转动的第四MOS管Q4和第五MOS管Q5，所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的漏极做为双路驱动单元的电源输入端共同与所述电源防反接保护单元的输出端相连接，所述第二MOS管Q2的源极与栅极相连接，并与第一电机M1的电源负极相连接，所述第二MOS管Q2的源极还与第四MOS管Q4的漏极相连接，所述第四MOS管Q4的栅极做为双路驱动单元的一路PWM控制驱动信号的输入端用于接收控制第一电机M1转动的预驱动信号，所述第三MOS管Q3的源极与栅极相连接，并与第二电机M2的电源负极相连接，所述第三MOS管Q3的源极还与第五MOS管Q5的漏极相连接，所述第五MOS管Q5的栅极做为双路驱动单元的另一路PWM控制驱动信号的输入端用于接收控制第二电机M2转动的预驱动信号。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第四MOS管Q4的源极与栅极之间还设有第三电阻R3，所述第五MOS管Q5的源极与栅极之间还设有第四电阻R4。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第四MOS管Q4的源极通过第一电阻R5接地，所述第五MOS管Q5的源极通过第二电阻R6接地，所述第一电阻R5用于采集第一电机M1的工作电流，所述第二电阻R6用于采集第二电机M2的工作电流。

前述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第一MOS管Q1为P沟道MOS管，所述第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第五MOS管Q5均为N沟道MOS管。

本发明的有益效果是：

1）本发明的双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号，能够增强发动机双风机的冷却风扇工作的可靠性、冗余性；

2）本发明的设置了电源防反接保护单元，采用P沟道MOS管的设计，无需复杂的预驱动电路，能够使用于带动风扇转动的电机的电源电压反接时，电机能够全速运行，保证汽车发动机仍能可靠散热，还能够有效的保护双路驱动单元，提高本发明PWM控制器的可靠性；

3）本发明的双路驱动单元中设置了用于电机电枢中电感续流的两个MOS管，不仅能降低了驱动电机工作的损耗，还能够与用于驱动电机转动的两个MOS管，组成桥式驱动电路，满足对用于带动风扇转动的电机的制动控制；

4）本发明的双风机冷却风扇PWM控制器的设计简单，容易实现，避免了传统的较为复杂的驱动电路的设计，降低了器件成本，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器的系统框图。

图2是本发明的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，包括电源滤波单元、电源防反接保护单元和双路驱动单元，电源滤波单元通过电源防反接保护单元与双路驱动单元相连接，双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号输入端，还设有两路电机转速控制信号输出端，两路电机转速控制信号输出端分别与用于带动风扇的第一电机M1和第二电机M2的电源负极相连接，第一电机M1和第二电机M2的电源正极还分别与电源滤波单元的输出端相连接，其中电源滤波单元用于滤除输入电源的各种干扰信号，保证给双路驱动单元和电机供电的稳定性；电源防反接保护单元能够使用于带动风扇转动的电机的电源电压反接时，电机能够全速运行，保证汽车发动机仍能可靠散热，还能够有效的保护双路驱动单元，提高可靠性；双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号，能够增强发动机双风机的冷却风扇工作的可靠性、冗余性。

如图2所示，所述电源滤波单元为EMI滤波器电路，所述EMI滤波器电路包括第一电容C1，差模电感L1、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，所述第一电容C1的一端与输入电源相连接，另一端接地，第一电容C1选用安规电容，第一电容C1接输入电源的一端依次连接有差模电感L1、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，所述第二压敏电阻RV2的另一端接地，所述差模电感L1和第一压敏电阻RV1的连接处做为所述电源滤波单元的输出端，且设有多个滤波电容C2、C3、C4，这里的滤波电容C2、C3、C4选用极性电容。

所述电源防反接保护单元包括第一MOS管Q1，所述第一MOS管Q1的漏极做为电源防反接保护单元的输入端与所述电源滤波单元的输出端相连接，所述第一MOS管Q1的漏极与栅极之间设有上拉电阻R2，所述第一MOS管Q1的栅极还通过下拉电阻R1与地连接，所述第一MOS管Q1的源极做为电源防反接保护单元的输出端与所述双路驱动单元的电源输出端相连接，其中第一MOS管Q1为P沟道MOS管，上拉电阻R2和下拉电阻R1能够保证在正向通电压时，第一MOS管Q1能够可靠导通，反之，在接反向电压时，第一MOS管Q1能够可靠的关断。

所述双路驱动单元包括用于电机电枢中电感续流的第二MOS管Q2和第三MOS管Q3、用于驱动电机转动的第四MOS管Q4和第五MOS管Q5，其中第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第五MOS管Q5均为N沟道MOS管，组成桥式驱动电路，能够实现对用于带动风扇转动的电机的制动控制，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的漏极做为双路驱动单元的电源输入端共同与所述电源防反接保护单元的输出端相连接，所述第二MOS管Q2的源极与栅极相连接，并与第一电机M1的电源负极相连接，所述第二MOS管Q2的源极还与第四MOS管Q4的漏极相连接，所述第四MOS管Q4的栅极做为双路驱动单元的一路PWM控制驱动信号的输入端PreDriv1端口用于接收控制第一电机M1转动的预驱动信号，所述第三MOS管Q3的源极与栅极相连接，并与第二电机M2的电源负极相连接，所述第三MOS管Q3的源极还与第五MOS管Q5的漏极相连接，所述第五MOS管Q5的栅极做为双路驱动单元的另一路PWM控制驱动信号的输入端PreDriv2端口用于接收控制第二电机M2转动的预驱动信号，两路预驱动信号通过控制占空比来调节两个电机的转速，所述第四MOS管Q4的源极与栅极之间还设有第三电阻R3，所述第五MOS管Q5的源极与栅极之间还设有第四电阻R4。

所述第四MOS管Q4的源极通过第一电阻R5接地，所述第五MOS管Q5的源极通过第二电阻R6接地，所述第一电阻R5与第二电阻R6为采样SHUNT电阻，分别能够用来采样第一电机M1、第二电机M2的工作电流。

本发明的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器的控制第一电机和第二电机工作的具体过程如下：

1）当输入电源输入端口Vbat的正、负极按正常正确的接法时，第一MOS管Q1导通，第四MOS管Q4，第五MOS管Q5的栅极按照给定的预驱动信号所给定的占空比运行，当第四MOS管Q4占空比为ON状态，电流通过第一MOS管Q1，流经第一电机M1、第四MOS管Q4及第一电阻R5，当第四MOS管Q4占空比为OFF状态时，第一电机M1电枢中电感通过第二MOS管Q2来蓄流，还能继续带动风扇转动，减少能耗，同样，第二电机M2工作情况相同，这里就不做重复介绍。

2）当输入电源输入端口Vbat的正、负极按错误反接时，电源防反接保护单元中的第一MOS管Q1关断，电流会流经第一电阻R5、第四MOS管Q4、第一电机M1，这时的第一电机M1会全速运行，第二MOS管Q2不没有导通不起蓄流作用，同样，第二电机M2工作情况相同，这里也不做重复介绍。

综上所述，本发明的双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号，能够增强发动机双风机的冷却风扇工作的可靠性、冗余性；设置了电源防反接保护单元，无需复杂的预驱动电路，能够使用于带动风扇转动的电机的电源电压反接时，电机能够全速运行，保证汽车发动机仍能可靠散热，还能够有效的保护双路驱动单元，提高了可靠性；还在双路驱动单元中增加了用于电机电枢中电感续流的MOS管，不仅能降低了驱动电机工作的损耗，还能够与用于驱动电机转动的MOS管，组成桥式驱动电路，满足对用于带动风扇转动的电机的制动控制，本发明设计科学、合理、构思巧妙、简单可靠，避免了传统的较为复杂的驱动电路的设计，降低了器件成本，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：包括电源滤波单元、电源防反接保护单元和双路驱动单元，所述电源滤波单元通过电源防反接保护单元与双路驱动单元相连接，所述双路驱动单元设有两路PWM控制驱动信号输入端，还设有两路电机转速控制信号输出端，所述两路电机转速控制信号输出端分别与用于带动风扇的第一电机M1和第二电机M2的电源负极相连接，所述第一电机M1和第二电机M2的电源正极还分别与电源滤波单元的输出端相连接，所述电源滤波单元为EMI滤波器电路，所述EMI滤波器电路包括第一电容C1，差模电感L1、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，所述第一电容C1的一端与输入电源相连接，另一端接地，所述第一电容C1接输入电源的一端依次连接有差模电感L1、第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2，所述第二压敏电阻RV2的另一端接地，所述差模电感L1和第一压敏电阻RV1的连接处设有多个滤波电容，且做为所述电源滤波单元的输出端，所述第一电容C1为安规电容，所述电源防反接保护单元包括第一MOS管 Q1，所述第一MOS管 Q1的漏极做为电源防反接保护单元的输入端与所述电源滤波单元的输出端相连接，所述第一MOS管Q1的漏极与栅极之间设有上拉电阻R2，所述第一MOS管Q1的栅极还通过下拉电阻R1与地连接，所述第一MOS管Q1的源极做为电源防反接保护单元的输出端与所述双路驱动单元的电源输出端相连接，所述双路驱动单元包括用于电机电枢中电感续流的第二MOS管Q2和第三MOS管Q3、用于驱动电机转动的第四MOS管Q4和第五MOS管Q5，所述第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的漏极做为双路驱动单元的电源输入端共同与所述电源防反接保护单元的输出端相连接，所述第二MOS管Q2的源极与栅极相连接，并与第一电机M1的电源负极相连接，所述第二MOS管Q2的源极还与第四MOS管Q4的漏极相连接，所述第四MOS管Q4的栅极做为双路驱动单元的一路PWM控制驱动信号的输入端用于接收控制第一电机M1转动的预驱动信号，所述第三MOS管Q3的源极与栅极相连接，并与第二电机M2的电源负极相连接，所述第三MOS管Q3的源极还与第五MOS管Q5的漏极相连接，所述第五MOS管Q5的栅极做为双路驱动单元的另一路PWM控制驱动信号的输入端用于接收控制第二电机M2转动的预驱动信号。

2.根据权利要求书1所述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第四MOS管Q4的源极与栅极之间还设有第三电阻R3，所述第五MOS管Q5的源极与栅极之间还设有第四电阻R4。

3.根据权利要求书2所述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第四MOS管Q4的源极通过第一电阻R5接地，所述第五MOS管Q5的源极通过第二电阻R6接地，所述第一电阻R5用于采集第一电机M1的工作电流，所述第二电阻R6用于采集第二电机M2的工作电流。

4.根据权利要求书1所述的用于汽车发动机的双风机冷却风扇PWM控制器，其特征在于：所述第一MOS管Q1为P沟道MOS管，所述第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第五MOS管Q5均为N沟道MOS管。