CN103775366B - 电源温度采样及风扇控制电路及电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源温度采样及风扇控制电路及包括该电源温度采样及风扇控制电路的电源装置，所述电源温度采样及风扇控制电路包括：温度采样子电路，包括用于根据电源温度产生阻值变化的热敏电阻；恒流子电路，用于供所述热敏电阻提供恒定电流；直流电源，用于供所述恒流子电路提供工作电压；脉宽调制子电路，用于根据所述热敏电阻的电压变化端的电压产生脉宽调制信号；风扇驱动子电路，与所述脉宽调制子电路连接，以根据所述脉宽调制信号控制风扇的转速。本发明可使得热敏电阻的工作电流恒定且功耗较小，该热敏电阻的电阻值仅随采样点处的温度变化而变化，因此提高了热敏电阻对电源温度采样的精度。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品技术领域，特别涉及一种电源温度采样及风扇控制电路及电源装置。
背景技术
众所周知，电源装置在为用电器提供供电电源时，由于其自身发热，因此需要通过采样电路将电源温度信号转换电压信号后，由风扇控制电路根据该电压信号调节风扇的转速，从而对电源装置进行散热。现有技术中，采样电路包括一热敏电阻，该热敏电阻可根据电源的温度的变化而改变自身的阻值，从而将电源的温度信号转换为电压信号。由于热敏电阻的电源一般采用恒压电源，当热敏电阻的阻值较小时，流过该热敏电阻的电流将较大，从而使得热敏电阻的工作时产生的热量较大，进而影响热敏电阻对电源温度采样的精度。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电源温度采样及风扇控制电路，旨在提高热敏电阻对电源温度采样的精度。
为了实现上述目的，本发明提供一种电源温度采样及风扇控制电路，该电源温度采样及风扇控制电路包括：
温度采样子电路，包括用于根据电源温度产生阻值变化的热敏电阻；
恒流子电路，用于供所述热敏电阻提供恒定电流；
直流电源，用于供所述恒流子电路提供工作电压；
脉宽调制子电路，用于根据所述热敏电阻的电压变化端的电压产生脉宽调制信号；
风扇驱动子电路，与所述脉宽调制子电路连接，以根据所述脉宽调制信号控制风扇的转速。
优选地，所述脉宽调制子电路包括比较器、三角波信号源、第一电阻和电容，其中比较器的反向输入端通过三角波信号源与所述直流电源的负极连接，同向输入端分别通过所述第一电阻与热敏电阻的电压变化端连接，通过电容与所述直流电源的负极连接，输出端与所述风扇驱动子电路连接。
优选地，所述热敏电阻为负温度系数电阻，所述直流电源为恒压电源，所述恒流子电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一三极管，所述直流电源的正极通过依次串联的第二电阻、第三电阻和第四电阻与该直流电源的负极连接；第一三极管为NPN晶体管，其基极连接至所述第三电阻与第四电阻的连接处，发射极通过所述第五电阻与负极连接，集电极通过所述热敏电阻与正极连接；所述热敏电阻的电压变化端为热敏电阻与第一三极管的集电极连接的一端。
优选地，所述第一三极管的集电极与热敏电阻之间还连接有第二三极管，该第二三极管为NPN晶体管，其发射极与所述第一三极管的集电极连接，集电极与所述热敏电阻连接，基极连接至所述第二电阻与第三电阻的连接处。
优选地，所述热敏电阻为正温度系数电阻，所述恒流子电路包括第六电阻、第七电阻、第三三极管和第四三极管，其中第三三极管和第四三极管均为PNP晶体管，所述第三三极管的发射极与直流电源的正极连接，基极与所述第四三极管的发射极连接，集电极通过第六电阻与直流电源的负极连接；第四三极管的发射极还通过第七电阻与所述直流电源的正极连接，基极与所述第三三极管的集电极连接，集电极通过所述热敏电阻与负极连接；所述热敏电阻的电压变化端为热敏电阻与第四三极管的集电极连接的一端。
优选地，所述比较器的同向输入端还通过第八电阻与所述直流电源的负极连接。
优选地，所述风扇驱动子电路包括第九电阻、第十电阻、第五三极管、第六三极管和用于控制负载通断电的开关管，其中第五三极管为NPN晶体管，其集电极与直流电源的正极连接，基极分别与第六三极管的基极和所述比较器的输出端连接，并通过第九电阻与直流电源的正极连接，通过第十电阻与该第五三极管的发射极连接，该发射极分别与第六三极管的发射极和开关管连接；第六三极管为PNP晶体管，其集电极与直流电源的负极连接。
优选地，所述开关管为NPN晶体管或场效应管。
本发明还提供一种电源装置，该电源装置包括电源温度采样及风扇控制电路，该电源温度采样及风扇控制电路包括：
温度采样子电路，包括用于根据电源温度产生阻值变化的热敏电阻；
恒流子电路，用于供所述热敏电阻提供恒定电流；
直流电源，用于供所述恒流子电路提供工作电压；
脉宽调制子电路，用于根据所述热敏电阻的电压变化端的电压产生脉宽调制信号；
风扇驱动子电路，与所述脉宽调制子电路连接，以根据所述脉宽调制信号控制风扇的转速。
本发明通过设置恒流子电路为热敏电阻提供恒定电流的电源，从而使得热敏电阻在其电阻变化的过程中，使得热敏电阻的发热量基本保持不变，当控制流过热敏电阻的电流较小时，可使得热敏电阻工作时消耗的功率较小，从而导致热敏电阻发热温度较低，且电阻值仅随采样点处的温度变化而变化，进而提高了热敏电阻对电源温度采样的精度。此外相对于现有技术而言，由于提高了对电源温度采样的精度，因此在电源处于待机和轻载时，可有效提高风扇控制的精度。
附图说明
图1为本发明电源温度采样及风扇控制电路一实施例的结构示意图；
图2为本发明电源温度采样及风扇控制电路另一实施例的结构示意图；
图3为本发明电源温度采样及风扇控制电路一实施例的电路图；
图4为本发明电源温度采样及风扇控制电路另一实施例的电路图；
图5为本发明电源温度采样及风扇控制电路又一实施例的电路图；
图6为本发明电源温度采样及风扇控制电路再一实施例的电路图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1至图3，图1为本发明电源温度采样及风扇控制电路一实施例的结构示意图，图2为本发明电源温度采样及风扇控制电路另一实施例的结构示意图，图3为本发明电源温度采样及风扇控制电路一实施例的电路图。本实施例提供的电源温度采样及风扇控制电路包括：
温度采样子电路10，包括用于根据电源温度产生阻值变化的热敏电阻R0；
恒流子电路20，用于供热敏电阻R0提供恒定电流；
直流电源V2，用于供恒流子电路20提供工作电压；
脉宽调制子电路30，用于根据热敏电阻R0的电压变化端的电压产生脉宽调制信号；
风扇驱动子电路40，与脉宽调制子电路30连接，以根据脉宽调制信号控制风扇的转速。
本实施例中， 脉宽调制子电路30的输入端与热敏电阻R0的电压变化端连接，输出端与风扇驱动子电路40连接。可将热敏电阻R0设置在电源装置温度较高的部位，以对电源的温度进行采样。当热敏电阻R0检测到电源温度变化时，其本身的电阻将产生变化，而热敏电阻R0的电流为恒定的，因此其两端的电压将发生变化，从而将电源的温度转换为电压信号，并将该电压信号输出至脉宽调制子电路30，脉宽调制子电路30根据该电压信号对应输出占空比一定的脉宽调制信号至风扇驱动子电路40以控制风扇的转速。
本发明通过设置恒流子电路20为热敏电阻R0提供恒定电流的电源，从而使得热敏电阻R0在其电阻变化的过程中，使得热敏电阻R0的发热量基本保持不变，当控制流过热敏电阻R0的电流较小时，可使得热敏电阻R0工作时消耗的功率较小，从而导致热敏电阻R0发热温度较低，且电阻值仅随采样点处的温度变化而变化，进而提高了热敏电阻对电源温度采样的精度。此外相对于现有技术而言，由于提高了对电源温度采样的精度，因此在电源处于待机和轻载时，可有效提高风扇控制的精度。
应当说明的是，上述恒流子电路20为具有恒流输出功能的任意电路；上述直流电源为恒压电源。
具体地，上述脉宽调制子电路30包括比较器X1、三角波信号源V1、第一电阻R1和电容C，其中比较器X1的反向输入端通过三角波信号源V1与恒流子电路20中直流电源V2的负极连接，同向输入端分别通过第一电阻R1与热敏电阻R0的电压变化端连接，通过电容C与直流电源V2的负极连接，输出端与风扇驱动子电路40连接。
上述热敏电阻R0可以为负温度系数电阻或正温度系数电阻。
当热敏电阻R0为负温度系数电阻时，上述恒流子电路20包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1，上述直流电源V2正极通过依次串联的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4与该直流电源V2的负极连接；第一三极管Q1为NPN晶体管，其基极连接至第三电阻R3与第四电阻R4的连接处，发射极通过第五电阻R5与负极连接，集电极通过热敏电阻R0与正极连接；热敏电阻R0的电压变化端为热敏电阻R0与第一三极管的集电极连接的一端。
本实施例中，当电源工作时，由直流电源V2提供恒压电源至第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4串联后的两端，此时第一三极管Q1的基极将产生稳定的电压，从而使得发射极产生稳定的电压，进而使得第一三极管Q1发射极将产生稳定的电流，因此通过热敏电阻R0的电流为恒定电流。
应当说明的是，可通过调节第四电阻和第五电阻的阻值大小从而调节通过热敏电阻R0的电流。电流的大小可根据实际需要进行设置，在此不作进一步地限定。
进一步地，结合参照图4，图4为本发明电源温度采样及风扇控制电路另一实施例的电路图。基于上述实施例，本实施例中，第一三极管Q1的集电极与热敏电阻R0之间还连接有第二三极管Q2，该第二三极管Q2为NPN晶体管，其发射极与第一三极管Q1的集电极连接，集电极与热敏电阻R0连接，基极连接至第二电阻R2与第三电阻R3的连接处。
本实施例中，通过在第一三极管Q1和热敏电阻R0之间设置第二三极管Q2，从而提高了恒流的稳定性。
参照图5，图5为本发明电源温度采样及风扇控制电路又一实施例的电路图。当热敏电阻R0为正温度系数电阻时，上述恒流子电路20包括第六电阻R6、第七电阻R7、第三三极管Q3和第四三极管Q4，其中第三三极管Q3和第四三极管Q4均为PNP晶体管，第三三极管Q3的发射极与直流电源V2的正极连接，基极与第四三极管Q4的发射极连接，集电极通过第六电阻R6与直流电源V2的负极连接；第四三极管Q4的发射极还通过第七电阻R7与直流电源V2的正极连接，基极与第三三极管Q3的集电极连接，集电极通过热敏电阻R0与负极连接；热敏电阻R0的电压变化端为热敏电阻R0与第四三极管Q4的集电极连接的一端。
本实施例中，由于采用第三三极管Q3的发射极与基极之间的电压差在导通情况下始终为0.65V，从而使得流过第七电阻R7的电流为一恒定值从而使得流过R6的电流为一恒定值。因此流过热敏电阻R0的电流为一恒定值。
应当说明的是，通过热敏电阻R0的电流的大小可根据实际需要进行设置，在此不作进一步限定。例如可调整第七电阻R7的电阻值，从而调整第四三极管Q4发射极的电流，进而改变第四三极管Q4集电极的电流。
本实施例中，通过第三三极管Q3的发射极与基极之间的PN结从而稳定第七电阻R7两端的电压，进而使得第四三极管Q4发射极的电流恒定，导致第四三极管Q4集电极的电流恒定。因此本实施例提供的电源温度采样及风扇控制电路中的直流电源V2可以为电压波动范围较大的恒压电源，从而更加适于用户使用。
进一步地，结合图3和图6所示，图6为本发明电源温度采样及风扇控制电路再一实施例的电路图。基于上述实施例，本实施例中，上述比较器X1的同向输入端还通过第八电阻R8与上述直流电源V2的负极连接。通过加入第八电阻R8，该第八电阻R8与第一电阻R1串联分压，从而可提高比较器X1输出脉宽调制信号的占空比的调节范围。
例如，可设置直流电源为12V，第二电阻R1的阻值为7.5K，第三电阻R3的阻值为0.75K，第四电阻R4的阻值为1.65K，第五电阻R5的阻值为1K。根据欧姆定律可计算获得第一三极管Q1的基极电压为1.97V，此时第一三极管的发射极的电流为1.32mA，即流过热敏电阻的电流约为1.18mA。负温度系数在电源温度从20℃变化至90℃时，热敏电阻R0的阻值由10K降低至1.8K，当热敏电阻R0为10K时，比较器X1的同向输入端的电压约为1.198V。三角波信号源V1通常采用波谷为0.8V，波峰为3V，频率为30KHz的三角波。此时比较器X1将输出占空比为22.95%的方波。当温度升至90℃时，电阻R0为1.8K，比较器X1的同向输入端的电压将大于3V，此时，比较器X1输出的脉宽调制信号的占空比为100%，此时比较器X1输出的脉宽调制信号的占空比范围为22.95%-100%。
当加入第八电阻R8后，可增大比较器X1输出的脉宽调制信号的占空比范围。例如第一电阻R1的值为20K，第八电阻R8的值为10K，则当热敏电阻R0为1.8K时，可有效降低比较器X1的同向输入端的电压值，从而降低脉宽调制信号占空比范围的下限值，从而提高较器X1输出的脉宽调制信号的占空比范围。
具体地，上述风扇驱动子电路包括第九电阻R9、第十电阻R10、第五三极管Q5、第六三极管Q6和用于控制负载R11通断电的开关管Q7，其中第五三极管Q5为NPN晶体管，其集电极与直流电源V2的正极连接，基极分别与第六三极管Q6的基极和比较器X1的输出端连接，并通过第九电阻R9与直流电源V2的正极连接，通过第十电阻R10与该第五三极管Q5的发射极连接，该发射极分别与第六三极管Q6的发射极和开关管Q7连接；第六三极管Q6为NPN晶体管，其集电极与直流电源V2的负极连接。
具体地，上述开关管Q7为PNP晶体管或场效应管。当开关管Q7为NPN晶体管时，该NPN晶体管的基极与第五三极管Q5的发射极连接，集电极与直流电源V2的正极连接，发射极与负载R11连接。当开关管Q7为场效应管时，该场效应管的栅极与第五三极管Q5的发射极连接，源极与直流电源V2的正极连接，漏极与负载R11连接。
本实施例中，当比较器X1输出的脉宽调制信号为高电平时，第五三极管Q5导通，第六三极管Q6均截止，从而使得开关管Q7与第五三极管Q5的发射极连接的电极为高电平，进而使得开关管Q7导通，负载R11将接通电源，处于工作状态；当比较器X1输出的脉宽调制信号为低电平时，第五三极管Q5截止，第六三极管Q6均导通，从而使得开关管Q7截止，进而使得负载R11断电。
应当说明的是，本实施例中开关管Q7优选为场效应管，由于场效应管的功耗较低，因此更加适于人们使用。
本发明还提供一种电源装置，该电源装置包括电源温度采样及风扇控制电路，该电源温度采样及风扇控制电路的电路结构和原理可参照前述，在此不再赘述。由于采用了前述电源温度采样及风扇控制电路，因此提高了热敏电阻对电源温度采样的精度，同时降低了采样电路的功耗，提升了电源装置的性能，更加适于人们使用。此外相对于现有技术而言，由于提高了对电源温度采样的精度，因此在电源处于待机和轻载时，可有效提高风扇控制的精度。例如在电源处于待机状态时，可控制风扇停止；当电源处于轻载状态时，由于电源的温度较低，从而可控制风扇低速转动；当电源处于半载时，可控制风扇中速转动；当电源处于满载时，可控制风扇全速转动直至电源内部温度稳定在设计范围内。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，包括：
温度采样子电路，包括用于根据电源温度产生阻值变化的热敏电阻；
恒流子电路，用于供所述热敏电阻提供恒定电流；
直流电源，用于供所述恒流子电路提供工作电压；
脉宽调制子电路，用于根据所述热敏电阻的电压变化端的电压产生脉宽调制信号；
风扇驱动子电路，与所述脉宽调制子电路连接，以根据所述脉宽调制信号控制风扇的转速；
所述热敏电阻为负温度系数电阻，所述直流电源为恒压电源，所述恒流子电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一三极管，所述直流电源的正极通过依次串联的第二电阻、第三电阻和第四电阻与该直流电源的负极连接；第一三极管为NPN晶体管，其基极连接至所述第三电阻与第四电阻的连接处，发射极通过所述第五电阻与负极连接，集电极通过所述热敏电阻与正极连接；所述热敏电阻的电压变化端为热敏电阻与第一三极管的集电极连接的一端。
2.如权利要求1所述的电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，所述脉宽调制子电路包括比较器、三角波信号源、第一电阻和电容，其中比较器的反向输入端通过三角波信号源与所述直流电源的负极连接，同向输入端分别通过所述第一电阻与热敏电阻的电压变化端连接，通过电容与所述直流电源的负极连接，输出端与所述风扇驱动子电路连接。
3.如权利要求2所述的电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，所述第一三极管的集电极与热敏电阻之间还连接有第二三极管，该第二三极管为NPN晶体管，其发射极与所述第一三极管的集电极连接，集电极与所述热敏电阻连接，基极连接至所述第二电阻与第三电阻的连接处。
4.如权利要求2所述的电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，所述比较器的同向输入端还通过第八电阻与所述直流电源的负极连接。
5.如权利要求2所述的电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，所述风扇驱动子电路包括第九电阻、第十电阻、第五三极管、第六三极管和用于控制负载通断电的开关管，其中第五三极管为NPN晶体管，其集电极与直流电源的正极连接，基极分别与第六三极管的基极和所述比较器的输出端连接，并通过第九电阻与直流电源的正极连接，通过第十电阻与该第五三极管的发射极连接，该发射极分别与第六三极管的发射极和开关管连接；第六三极管为PNP晶体管，其集电极与直流电源的负极连接。
6.如权利要求5所述的电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，所述开关管为NPN晶体管或场效应管。
7.一种电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，包括：
温度采样子电路，包括用于根据电源温度产生阻值变化的热敏电阻；
恒流子电路，用于供所述热敏电阻提供恒定电流；
直流电源，用于供所述恒流子电路提供工作电压；
脉宽调制子电路，用于根据所述热敏电阻的电压变化端的电压产生脉宽调制信号；
风扇驱动子电路，与所述脉宽调制子电路连接，以根据所述脉宽调制信号控制风扇的转速；
所述热敏电阻为正温度系数电阻，所述恒流子电路包括第六电阻、第七电阻、第三三极管和第四三极管，其中第三三极管和第四三极管均为PNP晶体管，所述第三三极管的发射极与所述直流电源的正极连接，基极与所述第四三极管的发射极连接，集电极通过第六电阻与直流电源的负极连接；第四三极管的发射极还通过第七电阻与所述直流电源的正极连接，基极与所述第三三极管的集电极连接，集电极通过所述热敏电阻与负极连接；所述热敏电阻的电压变化端为热敏电阻与第四三极管的集电极连接的一端。
8.如权利要求7所述的电源温度采样及风扇控制电路，其特征在于，所述脉宽调制子电路包括比较器、三角波信号源、第一电阻和电容，其中比较器的反向输入端通过三角波信号源与所述直流电源的负极连接，同向输入端分别通过所述第一电阻与热敏电阻的电压变化端连接，通过电容与所述直流电源的负极连接，输出端与所述风扇驱动子电路连接。
9.一种电源装置，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的电源温度采样及风扇控制电路。
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