CN103016378A - 外转子电子控制式风机调整器驱动电路及驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路及驱动方法，利用AC/DC变换芯片生成具有隔离特性的电源给芯片运算放大器、比较器提供工作电源，利用芯片运算放大器产生三角波信号后进入比较器芯片进行信号处理后产生PWM信号。该PWM信号通过光偶Ⅰ后与风机控制芯片的转速控制端口连接，实现调速功能；风机转速信号FG通过光耦Ⅱ实时反馈到风机使用者电源系统；利用电压检测回路实时检测VS电压，VS电压升高时，A电压也随之升高，VS电压升高至设定值，A电压达到芯片Ⅲ(比较器)基准电压后，使控制芯片RES端子电压变为低电平，控制芯片立即关断功率模块所需驱动信号，风机利用本身的绕组消耗U1使之降低直至与整流后直流电压相同，实现过电压保护回路。
Description
技术领域
本发明涉及一种既能够从根本上解决外转子风机电源系统被烧，又能够避免了风机本身反电动势产生的反向电压对智能功率控制模块损坏的一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路及驱动方法，属外转子风机调速电路制造领域。
背景技术
CN102364114A、名称“一种遥控调速外转子轴流风机”，包括风叶、网罩、接线盒、电机，其特征在于：所述接线盒内包括信号接收模块、变压整流电路、解码电路、电机控制电路、控制信号发射电路、控制信号接收电路、电机控制电路，所述变压整流电路将交流电转换为供各电路使用的较小电压直流电；所述控制信号发射电路将编码信号发送至控制信号接收电路，所述控制信号接收电路将编码信号传输到解码电路解码，传输至电机控制电路，所述电机控制电路接收解码后信号控制电机转速，所述信号接收模块匹配有遥控的调速控制信号发射模块。其不足之处：既无法实现隔离调速，又不具有良好的过压保护，造成风机电源系统易烧坏。
CN2921380Y、名称“外转子永磁无刷直流电机调速离心通风机”，包括永磁无刷直流电动机和PWM逆变 器，PWM逆变器的输入端连接电源，PWM逆变器的输出端连接永磁无刷直流电动机，其特征在 于设置控制电路和传感器，传感器输出端连接控制电路的输入端，控制电路的输出端连接PWM逆变器的控制端。其不足之处：既无法实现隔离调速，又不具有良好的过压保护，造成风机电源系统易烧坏。
CN 102312847A、名称“一种无位置传感器驱动的一体化离心式风机”， 欠压和过压检测电路是采用大电阻隔离的方法，通过一个简单的运放电路把母线电压转化为控制芯片输入的模拟信号，实现欠压和过压检测，此运放的输入为母线电压，输入电阻取很大，反馈电阻很小，从而使实际运放管脚的输入电压并不是很大，流过的电流也很小，实现了隔离的效果同时也实现了电压的检测，反电动势检测电路是一低通滤波器，采用“端电压法”实现无传感器控制，通过对电机三相UVW的对地电压的处理，得到转子位置信号，电机三相电压首先通过低通滤波器滤除高频干扰信号和降压，再通过电容去除直流部分，然后把处理过的信号和由三相构造出来的虚拟中性点电压进行比较，从而得到反电动势过零点的信号，经过检测电流、转速、占空比、母线电压和电机参数确定出电流续流影响的偏移角度进行补偿，使换相时刻接近最佳换相时刻，确保换向的正确进行。其不足之处：不适用于本申请交流电源输入的直流无刷外转子风机。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能够从根本上解决外转子风机电源系统被烧，又能够避免了风机本身反电动势产生的反向电压对智能功率控制模块损坏的一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路及驱动方法。
设计方案：1、本申请所涉及的外转子电子控制风机是交流电源输入的直流无刷风机，该直流无刷风机的电源系统与风机使用者的转速调节的电源系统是两个独立的系统，若需要控制风机转速必须将两个电源系统实现隔离、否则会烧损两个电源系统。为此本申请在外转子风机现有转速调速电路的基础上，利用AC/DC变换芯片生成具有隔离特性的电源为运算放大器芯片和比较器芯片提供工作电源，利用运算放大器芯片产生三角波信号后进入比较器芯片进行信号处理后产生PWM信号，该PWM信号再通过光偶后与风机控制芯片的转速控制端口连接，实现调速功能，而风机转速信号FG则通过光耦实时反馈到风机使用者电源系统，从而实现本发明的设计目的。2、本申请的外转子电子控制风机是交流电源输入的直流无刷风机。该风机内部使用永磁体，当风机在旋转过程中存在反电动势，风机正常工作时，智能功率控制模块端的VS电压为整流后直流电压。当风机转速从高速向低速调节过程中，因为风轮本身的惯性，导致风机的实际转速高于风机的控制芯片的理论转速，风机本身的反电动势产生反向电压叠加到智能功率控制模块端的VS处本身的整流后直流电压上，反向电压的大小与风机的最高转速和风轮的惯性存在线性关系，即转速越高、惯性越大，反向电压越高。当叠加后智能功率控制模块端的VS处电压高于功率模块最大工作电压后，则功率模块易发生损坏。为此本申请在外转子风机现有转速调速电路的基础上，利用电压检测回路实时检测智能功率控制模块端的VS电压，当智能功率控制模块端的VS电压升高时，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压也随之升高，当VS电压升高至设定值，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压达到电压达到比较器芯片Ⅲ导通电压后，使直流无刷风机逻辑驱动芯片RES端子电压变为低电平，直流无刷风机逻辑驱动芯片立即关断功率模块所需要的驱动信号，风机利用本身的绕组消耗U1使之降低直至与直流后直流电压相同，实现过电压保护回路。
技术方案1：一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路，其特征是由隔离特性调速电路、过压保护电路构成；所述隔离特性调速电路中隔离电源的电源输出端输出+10V电源，隔离电源的接地端GND2接运算放大器芯片Ⅰ接地端、比较器芯片Ⅱ的接地端、光耦Ⅱ的信号输出端、电容C1负极、二极管D1负极，电容C1正极接运算放大器芯片Ⅰ的信号输入端，二极管D1正极接转速输出端，光耦Ⅱ的信号输入端接FG信号端，隔离电源的信号端接智能功率模块信号输入端，运算放大器芯片Ⅰ的信号输出端接比较器芯片Ⅱ的信号输入端，比较器芯片Ⅱ的信号输出端接光耦Ⅰ的信号输入端，光耦Ⅰ的信号输出端接直流无刷风机逻辑驱动芯片信号输入端；所述过压保护电路由电阻R1、R2、R3、比较器芯片Ⅲ和直流无刷风机逻辑驱动芯片构成，R1、R2一端并接接比较器芯片Ⅲ信号输入端，R1的另一端接Vs，R2另一端接地，比较器芯片Ⅲ信号输出端接直流无刷风机逻辑驱动芯的Res端及R3一端，R3另一端接直流无刷风机逻辑驱动芯的Vreg端，直流无刷风机逻辑驱动芯片中的转速控制端口接隔离特性调速电路中光耦Ⅰ的信号输出端，直流无刷风机逻辑驱动芯片信号输出端接智能功率模块及直流无刷风机的信号输入端。
技术方案2：一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路的驱动方法，其特征是：利用AC/DC变换芯片0生成具有隔离特性的电源给运算放大器芯片Ⅰ和比较器芯片Ⅱ提供工作电源，运算放大器芯片Ⅰ产生的三角波信号后进入比较器芯片Ⅱ进行信号处理后产生PWM信号，该PWM信号再通过光耦Ⅰ后与风机控制芯片的转速控制端口连接，实现调速功能，风机转速信号FG通过光耦Ⅱ实时反馈到风机使用者电源系统；利用电压检测回路实时检测智能功率控制模块端的VS电压，当智能功率控制模块端的VS电压升高时，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压也随之升高，当智能功率控制模块端的VS电压升高至设定值，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压达到基准电压后，比较器芯片Ⅲ导通电压后，使直流无刷风机逻辑驱动芯片RES端子电压变为低电平，直流无刷风机逻辑驱动芯片立即关断功率模块所需要的驱动信号，风机利用本身的绕组消耗U1，使之降低直至与直流后直流电压相同，实现过电压保护回路。
本发明与背景技术相比，一是不仅实现了外转子电子控制风机的隔离特性调速，而且避免了背景技术存在的电源系统易烧的不足；过电压保护电路的设计，从根本上避免了风机本身反电动势产生的反向电压对智能功率控制模块的损坏。
附图说明
图1是外转子电子控制式风机调整器驱动电路的示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1。一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路由隔离特性调速电路、过压保护电路构成；所述隔离特性调速电路中隔离电源的电源输出端输出+10V电源，隔离电源的接地端GND2接运算放大器芯片Ⅰ接地端、比较器芯片Ⅱ的接地端、光耦Ⅱ的信号输出端、电容C1负极、二极管D1负极，电容C1正极接运算放大器芯片Ⅰ的信号输入端，二极管D1正极接转速输出端，光耦Ⅱ的信号输入端接FG信号端，隔离电源的信号端接智能功率模块信号输入端，运算放大器芯片Ⅰ的信号输出端接比较器芯片Ⅱ的信号输入端，比较器芯片Ⅱ的信号输出端接光耦Ⅰ的信号输入端，光耦Ⅰ的信号输出端接直流无刷风机逻辑驱动芯片信号输入端；所述过压保护电路由电阻R1、R2、R3、比较器芯片Ⅲ和直流无刷风机逻辑驱动芯片构成，R1、R2一端并接接比较器芯片Ⅲ信号输入端，R1的另一端接Vs，R2另一端接地，比较器芯片Ⅲ信号输出端接直流无刷风机逻辑驱动芯的Res端及R3一端，R3另一端接直流无刷风机逻辑驱动芯的Vreg端，直流无刷风机逻辑驱动芯片中的转速控制端口接隔离特性调速电路中光耦Ⅰ的信号输出端，直流无刷风机逻辑驱动芯片信号输出端接智能功率模块及直流无刷风机的信号输入端。电容C1两端并接电阻R5，R5一端与电阻R4一端及运算放大器芯片Ⅰ的信号输入端连接，R4另一端为转速控制信号输入端。二极管D1正极通过电阻R6接转速输出端。直流无刷风机逻辑驱动芯片设有FG接口且与光耦Ⅱ的信号输入端FG连接。直流无刷风机逻辑驱动芯片设有FG接口且与光耦Ⅱ的信号输入端FG连接 。
实施例2：在实施例1的基础上，一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路的驱动方法，利用AC/DC变换芯片0生成具有隔离特性的电源给运算放大器芯片Ⅰ和比较器芯片Ⅱ提供工作电源，运算放大器芯片Ⅰ产生的三角波信号后进入比较器芯片Ⅱ进行信号处理后产生PWM信号，该PWM信号再通过光耦Ⅰ后与风机控制芯片的转速控制端口连接，实现调速功能，风机转速信号FG通过光耦Ⅱ实时反馈到风机使用者电源系统；利用电压检测回路实时检测智能功率控制模块端的VS电压，当智能功率控制模块端的VS电压升高时，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压也随之升高，当智能功率控制模块端的VS电压升高至设定值，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压达到基准电压后，比较器芯片Ⅲ导通电压后，使直流无刷风机逻辑驱动芯片RES端子电压变为低电平，直流无刷风机逻辑驱动芯片立即关断功率模块所需要的驱动信号，风机利用本身的绕组消耗U1，使之降低直至与直流后直流电压相同，实现过电压保护回路。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路，其特征是由隔离特性调速电路、过压保护电路构成；所述隔离特性调速电路中隔离电源的电源输出端输出+10V电源，隔离电源的接地端GND2接运算放大器芯片Ⅰ接地端、比较器芯片Ⅱ的接地端、光耦Ⅱ的信号输出端、电容C1负极、二极管D1负极，电容C1正极接运算放大器芯片Ⅰ的信号输入端，二极管D1正极接转速输出端，光耦Ⅱ的信号输入端接FG信号端，隔离电源的信号端接智能功率模块信号输入端，运算放大器芯片Ⅰ的信号输出端接比较器芯片Ⅱ的信号输入端，比较器芯片Ⅱ的信号输出端接光耦Ⅰ的信号输入端，光耦Ⅰ的信号输出端接直流无刷风机逻辑驱动芯片信号输入端；所述过压保护电路由电阻R1、R2、R3、比较器芯片Ⅲ和直流无刷风机逻辑驱动芯片构成，R1、R2一端并接接比较器芯片Ⅲ信号输入端，R1的另一端接Vs，R2另一端接地，比较器芯片Ⅲ信号输出端接直流无刷风机逻辑驱动芯的Res端及R3一端，R3另一端接直流无刷风机逻辑驱动芯的Vreg端，直流无刷风机逻辑驱动芯片中的转速控制端口接隔离特性调速电路中光耦Ⅰ的信号输出端，直流无刷风机逻辑驱动芯片信号输出端接智能功率模块及直流无刷风机的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的外转子电子控制式风机调整器驱动电路，其特征是：电容C1两端并接电阻R5，R5一端与电阻R4一端及运算放大器芯片Ⅰ的信号输入端连接，R4另一端为转速控制信号输入端。
3.根据权利要求1所述的外转子电子控制式风机调整器驱动电路，其特征是：二极管D1正极通过电阻R6接转速输出端。
4.根据权利要求1所述的外转子电子控制式风机调整器驱动电路，其特征是：直流无刷风机逻辑驱动芯片设有FG接口且与光耦Ⅱ的信号输入端FG连接。
5.根据权利要求1所述的外转子电子控制式风机调整器驱动电路，其特征是：直流无刷风机逻辑驱动芯片设有FG接口且与光耦Ⅱ的信号输入端FG连接。
6.一种外转子电子控制式风机调整器驱动电路的驱动方法，其特征是：利用AC/DC变换芯片0生成具有隔离特性的电源给运算放大器芯片Ⅰ和比较器芯片Ⅱ提供工作电源，运算放大器芯片Ⅰ产生的三角波信号后进入比较器芯片Ⅱ进行信号处理后产生PWM信号，该PWM信号再通过光耦Ⅰ后与风机控制芯片的转速控制端口连接，实现调速功能，风机转速信号FG通过光耦Ⅱ实时反馈到风机使用者电源系统；利用电压检测回路实时检测智能功率控制模块端的VS电压，当智能功率控制模块端的VS电压升高时，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压也随之升高，当智能功率控制模块端的VS电压升高至设定值，比较器芯片Ⅲ信号输入端A点电压达到基准电压后，比较器芯片Ⅲ导通电压后，使直流无刷风机逻辑驱动芯片RES端子电压变为低电平，直流无刷风机逻辑驱动芯片立即关断功率模块所需要的驱动信号，风机利用本身的绕组消耗U1，使之降低直至与直流后直流电压相同，实现过电压保护回路。
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