CN103075359A - 一种智能散热风扇驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能散热风扇驱动电路，包括主控电路，以及与主控电路连接的电源系统、信号采集模块、全桥驱动电路和反馈保护电路；全桥驱动电路的输出端连接有风扇电机，风扇电机还连接有反馈保护电路；反馈保护电路还与全桥驱动电路连接。本发明以三相桥式电路作为时序的主控电路，与过流保护电路，信号采集电路等电路的配合，调节电路和线圈时序和逻辑关系达到同步，使得散热风扇更加智能、高效、稳定，同时降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于散热技术领域，涉及一种散热风扇，尤其是一种智能散热风扇驱动电路。
背景技术
在各种由大量集成电路组成的控制系统中，温度的控制是非常关键的。高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。高温热量的产生不是来自系统外，而是系统内部，或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。散热风扇，凭借它的价格低、性能高、效率高、噪音低、寿命长等优势成为当前散热器的主流。
现有技术中的普通无刷散热风扇的缺点有以下几点：
（1）电路电流换相的时序控制较复杂且不够准确，从而使得风扇的安全性较低，寿命短。
（2）现有无刷电机常会会遭受过大电流的侵扰，电磁振荡引起的辐射对整机性能的影响比较大。
（3）输入信号强度不同时，使得风扇转速不能同步，即智能化较弱。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种智能散热风扇驱动电路，其以三相桥式电路作为时序的主控电路，能够使散热风扇更加智能、高效、稳定，同时降低了成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种智能散热风扇驱动电路，包括主控电路，以及与所述主控电路连接的电源系统、信号采集模块、全桥驱动电路和反馈保护电路；所述全桥驱动电路的输出端连接有风扇电机，所述风扇电机还连接有反馈保护电路；所述反馈保护电路还与全桥驱动电路连接。
上述电源系统由反接保护电路和输入线路滤波电路组成，所述反接保护电路的输入端连接48V电源，保护电路的输出端连接至线路滤波电路输入端，滤波电路的输出端为电源系统的电源输出端。
上述信号采集模块由霍尔传感器实现。
上述主控电路为MCU。
上述全桥驱动电路由PWM信号处理电路和风扇驱动电路组成；PWM信号处理电路的输入端作为全桥驱动电路的输入端；所述PWM信号处理电路的输出端连接风扇驱动电路的输入端，风扇驱动电路的输出端作为全桥驱动电路的输出端。
上述反馈保护电路由过流保护电路、欠压保护电路和放大电路组成；所述过流保护电路和欠压保护电路均分别连接主控电路和全桥驱动电路的风扇驱动电路；所述放大电路分别连接主控电路和风扇电机。
本发明具有以下有益效果：
本发明以三相桥式电路作为时序的主控电路，与过流保护电路，信号采集电路等电路的配合，调节电路和线圈时序和逻辑关系达到同步，使得散热风扇更加智能、高效、稳定，同时降低了成本。
附图说明
图1智能散热风扇驱动电路的原理示意图；
图2电源系统原理图；
图3三相全桥驱动电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明的智能散热风扇驱动电路，包括主控电路C，以及与主控电路C连接的电源系统A、信号采集模块B、全桥驱动电路D和反馈保护电路E；全桥驱动电路D的输出端连接有风扇电机F，所述风扇电机F还连接有反馈保护电路E；反馈保护电路E还与全桥驱动电路D连接。所述信号采集模块B由霍尔传感器实现，即由霍尔传感器及其外围电路组成。所述主控电路C为MCU。
所述电源系统A提供稳定的直流电压保证系统电源需求；所述信号采集模块B的传感器采样电路感应所述风扇电机转子上的N、S极，输出对应的高低电平；所述主控电路C连接所述信号采集、反馈保护，综合相关信息，输出控制信号，控制所述全桥驱动电路D组态，从而控制所述风扇电机F旋转，完成智能控制。
以下对各部分电路进行详细描述：
电源系统A
本发明的电源系统A由反接保护电路和输入线路滤波电路（即电源线路滤波器电路）组成（如图1），反接保护电路的输入端连接48V电源，保护电路的输出端连接至线路滤波电路输入端，输入线路滤波电路的输出端为电源系统的电源输出端。
图2为电源系统A的详细电路图，电源系统A实际上是一个降压稳压电路。48V的输入电压，有三个输出电压：48V（给MOS和电机的线圈供电），12V（给MOS驱动电路提供电源），5V（用于其他部分的供电：主IC，HALL传感器，PWM电路，电压放大器）。DZ1是13V的稳压二级管，使Q1的B极稳定在13V，C极是48V，从而使三极管Q3处于放大状态，由R1调节进入B极的电流，大约为I=（48-12）/R1，放大管得放大倍数大概是200倍左右，从而算出Q1输出的电流，设计的时候，电流要多大才足够，这要根据12V子电路的电能消耗来确定，只要大于消耗值，就足以，同时也把R1给确定下来。同样的道理，Q3部分也是一样的，是5V的降压电路。C1、C2、C3与电感L1构成了LCπ型滤波电路（EMC滤波电路），用于去除不需要的谐波，在这里是减小电流的脉动，是电流更平滑，也用于电磁干扰和电磁抗干扰的能力。MOSFET（Q2）与电阻7（R7）串联后接5V稳压电源，当电源反接时，所述MOSFET（Q2）关断，同时其体二极管反接切断电路，从而起到保护作用。C5、C6是12V电源的滤波电容，与后面的MOS驱动电路的电容构成一大一小的电容组合，用于同时滤高频和低频的毛刺；C7与C5，C8的选择原理是一样的；R2、R3、R4、R5是限流电阻，除了MOS和线圈，其余的电流都是从这流通的，电阻分为多个，可以让电流跑地更顺畅，而且要用稍大一点的封装；R6，C4串联，可提高电容的ESR（等效串联阻抗）来使线圈切换电流时可以减少阻碍（单一电容的ESR较小，会把电流压制在一较小范围内，看上去是一直线，但线圈切换电流时，会有切割引起的尖峰脉冲，所以阻值不会太大，而且是可以调节的，所以这里用0欧姆）。
全桥驱动电路D
所述全桥驱动电路D由PWM信号处理电路和风扇驱动电路组成；PWM信号处理电路的输入端作为全桥驱动电路D的输入端；所述PWM信号处理电路的输出端连接风扇驱动电路的输入端，风扇驱动电路的输出端作为全桥驱动电路D的输出端。
如图3所示，三相全桥驱动为对称结构，现以GU为例进行说明，驱动电路主要把主控制电路输出的5V信号转化成12V信号来控制MOS管的通断，电路的接法是驱动IC提供的电路，接D1为了让VDD和VB的压差有1V左右，这个是驱动IC工作在驱动状态的条件，同时也为了防止线圈电流过大，反向冲击触发器而造成的损坏；VB的电压值是以VS作为参考点的，相当于一个电源的正负极，所以在他两之间接个耦合电容滤波，由于VS是线圈的一端，所以电流和电压都比较高，所以接上的电容要有足够能力耦合。这个驱动IC有另一个作用就是高压浮动电源返回检测，当线圈的电压突变，即VS突变，此时VB的电压就会发生突变，驱动IC就会做出动作，把MOS管关闭，断开线圈，保护回路和线圈。
Q4是控制线圈是否接电源的48V，Q5是控制线圈是否接地，形成回路的。H01接12V的信号，R9和R10是分压支路，给MOS管提供10V的信号，因为MOS管的工作电流很小，所以两个电阻的阻值要大一点来降低功耗；C21和C36是用于C10、C11是用于滤波和延时的，一是保证信号的平整，二是保证线圈电流切割时的反电动势足够快地释放掉，所以两个电容都选择小的容值；C8是对48V电源滤波的，用于预防电源的效果不太理想，再加个电容来提升效果。下面一部分的结构与上面的几乎一样，加R11和D2是与R12组成一个电压释放回路，因为Q5是控制线圈接地，所以Q5的G极电压在线圈电流切割时，必须要很快地变成低电平，防止另外一个桥电路导通时，Q5还没断开造成MOS管短路，MOS管和线圈电流过大而烧掉，这个是一个创新点，一个很好的保护电路。R13是电流保护电阻，当电流过大时，RF端把此处的电压反馈到电压放大电路，有它输出电平给主控制电路，判断是否需要断开MOS管来保护电路和线圈。
反馈保护电路E
反馈保护电路E由过流保护电路、欠压保护电路和放大电路组成；所述过流保护电路和欠压保护电路均分别连接主控电路C和全桥驱动电路D的风扇驱动电路；所述放大电路分别连接主控电路C和风扇电机F。
Claims (6)
1.一种智能散热风扇驱动电路，其特征在于，包括主控电路（C），以及与所述主控电路（C）连接的电源系统（A）、信号采集模块（B）、全桥驱动电路（D）和反馈保护电路（E）；所述全桥驱动电路（D）的输出端连接有风扇电机（F），所述风扇电机（F）还连接有反馈保护电路（E）；所述反馈保护电路（E）还与全桥驱动电路（D）连接。
2.根据权利要求1所述的智能散热风扇驱动电路，其特征在于，所述电源系统（A）由反接保护电路和输入线路滤波电路组成，所述反接保护电路的输入端连接48V电源，保护电路的输出端连接至线路滤波电路输入端，滤波电路的输出端为电源系统的电源输出端。
3.根据权利要求1所述的智能散热风扇驱动电路，其特征在于，所述信号采集模块（B）包括霍尔传感器及其外围电路。
4.根据权利要求1所述的智能散热风扇驱动电路，其特征在于，所述主控电路（C）为MCU。
5.根据权利要求1所述的智能散热风扇驱动电路，其特征在于，所述全桥驱动电路（D）由PWM信号处理电路和风扇驱动电路组成；PWM信号处理电路的输入端作为全桥驱动电路（D）的输入端；所述PWM信号处理电路的输出端连接风扇驱动电路的输入端，风扇驱动电路的输出端作为全桥驱动电路（D）的输出端。
6.根据权利要求1或5所述的智能散热风扇驱动电路，其特征在于，所述反馈保护电路（E）由过流保护电路、欠压保护电路和放大电路组成；所述过流保护电路和欠压保护电路均分别连接主控电路（C）和全桥驱动电路（D）的风扇驱动电路；所述放大电路分别连接主控电路（C）和风扇电机（F）。
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