CN104953900A - 三相直流风扇控制电路以及三相直流风扇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相直流风扇控制电路，包括控制模块，驱动模块，位置感应模块以及三相电机；三相电机为星型连接，三相电机的中心磁体为六槽式；位置感应模块包括三个位置传感器，相邻分布于中心磁体的槽口处并处于同一圆弧上，中间的位置传感器与两边位置传感器相间60度；三个位置传感器用于检测中心磁体的位置并根据中心磁体的位置变化情况产生相应的电平信号传输给控制模块；控制模块用于接收位置传感器传输的电平信号，并根据所述电平信号产生相应的驱动信号控制驱动模块工作，驱动模块驱动三相电机转动从而带动三相直流风扇工作。上述三相直流风扇控制电路的效率较高。本发明还公开了一种三相直流风扇，包括前述三相直流风扇控制电路。

Description

三相直流风扇控制电路以及三相直流风扇

技术领域

本发明涉及直流风扇技术领域，特别是涉及一种三相直流风扇控制电路以及一种三相直流风扇。

背景技术

目前，一般的电子设备内部均设有用于进行散热的直流风扇。直流风扇性能的好坏以及效率的高低直接影响着电子设备的性能。传统的直流风扇都是在线圈产生一个交变的电流使得线圈的四个极不停的在N极和S极之间变化，从而带动直流风扇工作，效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种高效率的三相直流风扇控制电路。

还提供一种三相直流风扇。

一种三相直流风扇控制电路，包括控制模块，驱动模块，位置感应模块以及三相电机；所述三相电机为星型连接，所述三相电机的中心磁体为六槽式；所述位置感应模块包括三个位置传感器，相邻分布于所述中心磁体的槽口处并处于同一圆弧上，中间的位置传感器与两边位置传感器相间60度；三个位置传感器用于检测所述中心磁体的位置并根据所述中心磁体的位置变化情况产生相应的电平信号传输给控制模块；所述控制模块与电源输入端连接，并在所述电源输入端的供电下工作；所述控制模块用于接收所述位置传感器传输的电平信号，并根据所述电平信号产生相应的驱动信号控制所述驱动模块工作，所述驱动模块驱动所述三相电机转动从而带动三相直流风扇工作。

在其中一个实施例中，所述位置传感器为霍尔传感器。

在其中一个实施例中，所述驱动模块包括开关单元、上桥臂单元以及下桥臂单元，所述开关单元和所述下桥臂单元用于在所述控制模块的驱动信号下导通或截止，所述上桥臂单元在所述开关单元的控制下导通或截止。

在其中一个实施例中，所述开关单元包括MOS管Q1～Q3，所述上桥臂单元包括MOS管P1～P3，所述下桥臂单元包括MOS管N1～N3；所述MOS管Q1～Q3的栅极分别与所述控制模块连接；所述MOS管Q1～Q3的源极接地；所述MOS管Q1～Q3的漏极分别连接于所述MOS管P3～P1的栅极；所述MOS管Q1～Q3的漏极还与所述MOS管P3～P1的漏极连接后与所述电源输入端连接；所述MOS管N1～N3的栅极分别与所述控制模块连接；所述MOS管N1～N3的源极接地；所述MOS管N1～N3漏极分别连接于所述MOS管P1～P3的源极。

在其中一个实施例中，所述控制模块还用于对工作电流进行检测，并在所述工作电流发生突增时停止向所述驱动模块输出驱动信号。

在其中一个实施例中，还包括降压模块，连接于所述电源输入端和所述控制模块之间，用于对所述电源输入端输入的电源电压降压后向所述控制模块供电。

在其中一个实施例中，还包括限流模块，连接于所述降压模块和所述电源输入端之间。

在其中一个实施例中，还包括滤波模块；所述滤波模块一端连接于所述降压模块和所述控制模块之间，另一端接地。

在其中一个实施例中，还包括转速反馈单元，分别连接所述控制模块和所述位置感应模块；所述转速反馈单元包括三极管和连接于所述三极管集电极的示波器；所述示波器用于对所述三相电机转速进行测试并通过显示屏进行反馈。

一种三相直流风扇，包括上述任一实施例中的三相直流风扇控制电路。

上述三相直流风扇控制电路，通过位置传感模块对三相电机的中心磁体的位置变化情况进行检测并产生相应的电平信号传输给控制模块。控制模块根据接收到的电平信号生成相应的驱动信号控制驱动模块工作，驱动三相电机转动从而带动三相直流风扇工作。上述三相直流风扇控制电路能够根据输入的电平信号自动输出相应的驱动信号，效率较高，能够克服传统的直流电机效率低的缺点。

附图说明

图1为一实施例中三相直流风扇控制电路的原理框图；

图2为一实施例中三相直流风扇控制电路的位置传感器所在位置的示意图；

图3为另一实施例中三相直流风扇控制电路的原理框图；

图4为一实施例中三相直流风扇控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示为一实施例中三相直流风扇控制电路的原理框图。如图所示，三相直流风扇控制电路包括控制模块110、驱动模块120、位置感应模块130以及三相电机140。其中，三相电机140采用星型连接，其中心磁体采用六槽式。

位置感应模块130用于对三相电机140中的中心磁体的位置进行检测，并根据中心磁体的位置变化情况产生相应的电平信号传输给控制模块110。具体地，位置感应模块130包括三个位置传感器。三个位置传感器所在位置如图2所示。请参见图2，三个位置传感器H1、H2以及H3相邻分布于中心磁体210的槽口处并处于同一圆弧上。中间的位置传感器H2与两边位置传感器H1和H3相间60度。在本实施例中，三个位置传感器均为霍尔传感器。霍尔传感器可以根据周边磁场的变化情况输出相对应的电平信号。

控制模块110与电源输入端连接，并在电源输入端的供电下工作。控制模块110用于接收来自位置感应模块130的电平信号，并根据该电平信号产生相应的驱动信号控制驱动模块120工作。在本实施例中，控制模块110为一集成控制芯片，其型号为PIC16F684。集成控制芯片通过内置程序，实现在位置感应模块130输出不同的电平信号时相应地产生不同的驱动信号，从而实现对三相电机140工作状态的控制。

驱动模块120用于在控制模块110输出的驱动信号的控制下工作，并驱动三相电机140工作从而带动三相直流风扇工作。具体地，驱动模块120包括开关单元、上桥臂单元以及下桥臂单元。其中开关单元和下桥臂单元用于在控制模块110的驱动信号下导通或截止，上桥臂单元在开关单元的控制下导通或截止。开关单元、上桥臂单元以及下桥臂单元的导通情况可以控制三相电机140中的三相线圈的接入情况，从而控制三相电机140的转动情况，并带动三相直流风扇的运转。在本实施例中，开关单元、上桥臂单元以及下桥臂单元分别包括三个MOS管。开关单元能够提高电源的带负载能力。具体地开关单元包括MOS管Q1～Q3，上桥臂单元包括MOS管P1～P3，下桥臂单元包括MOS管N1～N3。MOS管Q1～Q3的栅极分别与控制模块110连接。MOS管Q1～Q3的源极接地。MOS管Q1～Q3的漏极分别连接于MOS管P3～P1的栅极。MOS管Q1～Q3的漏极还与MOS管P3～P1的漏极连接后与电源输入端连接。MOS管N1～N3的栅极分别与控制模块110连接。MOS管N1～N3的源极接地，漏极分别连接于MOS管P1～P3的源极。

在本实施例中，控制模块110还用于对工作电流进行检测。控制模块110在检测到工作电流发生突增（例如风扇堵转）时会切断输出，即停止向驱动模块120输出驱动信号，实现锁流，保护电路的正常工作。控制模块110在切断输出后，进入内部延时，并在延时预设时长后自启动，恢复输出。当输出恢复后，控制模块110检测到工作电流仍未恢复正常时，控制模块110继续切断输出。在本实施例中，预设时长为1秒。通过控制模块110的自启动，可以保护电路正常工作，避免由于偶然因素造成的三相直流风扇长时间停止运转的状况，有效的提高了系统的效率。

上述三相直流风扇控制电路，通过位置感应模块130对三相电机140中的中心磁体的位置进行检测并根据中心磁体位置变化情况产生相应的电平信号输入到控制模块110。控制模块110在接收到该电平信号后，根据该电平信号生成相应的驱动信号并控制驱动模块120工作，进而控制三相电机140的转动，并带动三相直流风扇工作。上述三相直流风扇控制电路，其结构简单且易于实现。控制模块110能够自动的根据电平信号产生相应的驱动信号，系统效率高。相对于传统的直流风扇，其效率可提高10%左右。

图3所示为另一实施例中三相直流风扇控制电路的原理框图。在本实施例中，三相直流风扇控制电路包括控制模块310、驱动模块320、位置感应模块330以及三相电机340，还包括限流模块350、降压模块360、滤波模块370以及转速反馈模块380。

限流模块350连接于电源输入端和降压模块360之间，用于对电源输入端输入的电流进行限流。在本实施例中，限流模块350由两个限流电阻并联组成。

降压模块360连接于控制模块310和限流模块350之间，用于对电源输入端输入的电源电压降压后向控制模块310供电。在本实施例中，当电源电压高于5V时，降压模块360工作。具体地，降压模块360为一集成芯片，其型号为7805。

滤波模块370一端连接于降压模块360和控制模块310之间，另一端接地。滤波模块370用于对输入电流进行滤波。

转速反馈模块380分别连接控制模块310和位置感应模块330。转速反馈模块380包括一三极管、连接于三极管基极的电阻以及连接于三极管集电极的示波器。三极管基极通过串联电阻后分别与控制模块310和位置感应模块330连接。三极管的发射极接地。三极管用于对转速信号进行放大并输入到与之连接的示波器中。示波器可以根据接收到的转速信号对三相电机的转速进行检测并通过显示屏对转速进行反馈，供用户进行查看。

如图4所示为一实施例中三相直流风扇控制电路的原理图。其中，控制模块为一集成控制芯片U1，其型号为PIC16F684。驱动模块中的开关单元包括MOS管Q1～Q3、分别连接于MOS管Q1～Q3栅极的限流电阻R4～R6以及分别连接于MOS管Q1～Q3漏极的电阻R10～R12。上桥臂单元包括MOS管P1～P3，下桥臂单元包括MOS管N1～N3以及分别连接于MOS管N1～N3栅极的限流电阻R7～R9。位置感应模块包括三个霍尔传感器H1、H2以及H3。限流模块由电阻R1和R2并联组成。降压模块为一降压芯片U2，其型号为7805。滤波模块由滤波电容C1和C2并联构成。转速反馈模块包括三极管TR1、连接于三极管TR1基极的电阻R3以及连接于三极管TR1的集电极的示波器（图中未示）。

具体地，集成控制芯片U1的电源输入引脚VDD连接于降压芯片U2的第3引脚。降压芯片U2的第1引脚分别串联电阻R1、R2后连接于二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接于电源输入端VCC。二极管D2用于防止电路中正负极反接。降压芯片U2的第3引脚连接于滤波电容C1、C2的一端，滤波电容C1、C2的另一端接地。霍尔传感器H1、H2以及H3的第3引脚分别连接于集成控制芯片U1的RA0、RA1以及RA2引脚。霍尔传感器H1、H2以及H3的第1引脚相互连接并接地。霍尔传感器H1、H2以及H3的第2引脚与降压芯片U2的第3引脚连接。霍尔传感器H1的第3引脚还串联电阻R3后连接于三极管TR1的基极。三极管TR1的发射极接地，集电极作为输出端FG连接于示波器（图中未示）。MOS管Q1～Q3的栅极分别串联限流电阻R4、R5、R6后与集成控制芯片U1的RC0、RC1、RC2引脚连接。MOS管Q1～Q3的源极接地。MOS管Q1～Q3的漏极分别连接于MOS管P3～P1的栅极，同时MOS管Q1～Q3的漏极还分别串联电阻R10、R11、R12后连接于二极管D1的阴极。二极管D1的阳极连接于电源输入端VCC。MOS管N1～N3的栅极分别串联电阻R6、R7、R8后与集成控制芯片U1的RC3、RC4、RC5引脚连接。MOS管N1～N3的源极接地，漏极分别连接于MOS管P1～P3的源极。三相电机的三相线圈端子U、V、W一端相互连接，三相线圈端子W另一端连接于MOS管P1的源极和MOS管N1的漏极之间；三相线圈端子V另一端连接于MOS管P2的源极和MOS管N2的漏极之间；三相线圈端子U另一端连接于MOS管P3的源极和MOS管N3的漏极之间。

霍尔传感器H1、H2以及H3根据检测到的三相电机的中心磁体的位置变化情况产生相应的电平信号并传输给集成控制芯片U1。集成控制芯片U1根据接收到的电平信号产生相应的驱动信号，即控制RC0、RC1、RC2引脚以及RC3、RC4、RC5引脚输出不同的驱动信号，从而驱动MOS管Q1～Q3以及MOS管N1～N3导通或截止。MOS管P1～P3在MOS管Q3～Q1的控制下导通或截止，从而控制三相电机中的三相线圈的接入状态。在本实施例中，三个霍尔传感器输出的电平信号对应的线圈极性如表1所示：

表1：霍尔传感器输出的电平信号对应的线圈极性

其中，“1”表示高电平，“0”表示低电平；“N”和“S”为线圈通电时产生的磁场，“*”表示线圈不通电。如表1所示，可通过对集成控制芯片U1内部写入程序以实现集成控制芯片U1能够在接收到不同的电平信号时控制三相线圈的接入状况。

本发明还提供了一种三相直流风扇，其包括前述任一实施例中的三相直流风扇控制电路。使用该三相直流风扇控制电路的三相直流风扇，其效率相对于传统的直流风扇可以提高10%左右。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种三相直流风扇控制电路，其特征在于，包括控制模块，驱动模块，位置感应模块以及三相电机；

所述三相电机为星型连接，所述三相电机的中心磁体为六槽式；

所述位置感应模块包括三个位置传感器，相邻分布于所述中心磁体的槽口处并处于同一圆弧上，中间的位置传感器与两边位置传感器相间60度；三个位置传感器用于检测所述中心磁体的位置并根据所述中心磁体的位置变化情况产生相应的电平信号传输给控制模块；

所述控制模块与电源输入端连接，并在所述电源输入端的供电下工作；所述控制模块用于接收所述位置传感器传输的电平信号，并根据所述电平信号产生相应的驱动信号控制所述驱动模块工作，所述驱动模块驱动所述三相电机转动从而带动三相直流风扇工作。

2.根据权利要求1所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，所述位置传感器为霍尔传感器。

3.根据权利要求1所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，所述驱动模块包括开关单元、上桥臂单元以及下桥臂单元，所述开关单元和所述下桥臂单元用于在所述控制模块的驱动信号下导通或截止，所述上桥臂单元在所述开关单元的控制下导通或截止。

4.根据权利要求3所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，所述开关单元包括MOS管Q1～Q3，所述上桥臂单元包括MOS管P1～P3，所述下桥臂单元包括MOS管N1～N3；

所述MOS管Q1～Q3的栅极分别与所述控制模块连接；所述MOS管Q1～Q3的源极接地；所述MOS管Q1～Q3的漏极分别连接于所述MOS管P3～P1的栅极；所述MOS管Q1～Q3的漏极还与所述MOS管P3～P1的漏极连接后与所述电源输入端连接；所述MOS管N1～N3的栅极分别与所述控制模块连接；所述MOS管N1～N3的源极接地；所述MOS管N1～N3漏极分别连接于所述MOS管P1～P3的源极。

5.根据权利要求1所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，所述控制模块还用于对工作电流进行检测，并在所述工作电流发生突增时停止向所述驱动模块输出驱动信号。

6.根据权利要求1所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，还包括降压模块，连接于所述电源输入端和所述控制模块之间，用于对所述电源输入端输入的电源电压降压后向所述控制模块供电。

7.根据权利要求6所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，还包括限流模块，连接于所述降压模块和所述电源输入端之间。

8.根据权利要求6所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，还包括滤波模块；所述滤波模块一端连接于所述降压模块和所述控制模块之间，另一端接地。

9.根据权利要求1所述的三相直流风扇控制电路，其特征在于，还包括转速反馈单元，分别连接所述控制模块和所述位置感应模块；所述转速反馈单元包括三极管和连接于所述三极管集电极的示波器；所述示波器用于对所述三相电机转速进行测试并通过显示屏进行反馈。

10.一种三相直流风扇，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的三相直流风扇控制电路。