CN106246586A - 一种直流风扇故障检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流风扇故障检测电路，包括继电器，继电器的管脚3连接故障信号，继电器管脚6连接故障信号地，继电器线包的一端连接电源，另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地且其基极与隔离电路连接，所述隔离电路包括光耦U1和三极管Q1，光耦U1的副边管脚4分别与三极管Q2的基极以及电源连接，副边管脚3接地，其原边管脚1与电源连接，原边管脚2与三极管Q1集电极连接，三极管Q1的发射极与风扇地连接，基极与告警电路连接，告警电路包括发光二极管D1和风扇告警信号，本发明利用发光二极管单向导通且导通后发光的特性，实现了实时监测风扇状态并输出报警信号的功能，电路简单可靠。

Description

一种直流风扇故障检测电路
技术领域
本发明涉及风扇故障检测技术领域，具体涉及一种直流风扇故障检测电路。
背景技术
散热对于电力电子产品是一个重要的问题，电力电子器件在工作时发热量大，如果热量不及时散出去，长时间运行，会导致器件温升升高，长期工作会影响器件寿命甚至损坏器件。在诸多散热手段中，强迫风冷是最为常用的散热手段之一，而直流风扇散热在解决散热问题上有举足轻重的作用。
充电桩电源模块功率密度高，体积小，直流风扇散热必不可少，然而直流风扇工作时也会发生故障，如果不及时找出故障风扇进行维修、更换，会影响充电桩电源模块甚至整个系统的正常运行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种直流风扇故障检测电路，本发明设计合理，通过发光二极管、光电耦合器和继电器的合理设置，利用发光二极管的单向导通，且导通后发光的特性，实现了实时监测风扇状态并输出报警信号的功能，电路简单可靠，元器件成本低，使用方便。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种直流风扇故障检测电路，包括信号转换电路，所述信号转换电路包括继电器RLY1，继电器RLY1的管脚3连接有故障信号FAN_FAIL，继电器RLY1管脚6连接有故障信号地GND1，所述继电器RLY1线包的一端连接电源VCC，另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地且其基极与隔离电路连接，所述隔离电路包括光耦U1和三极管Q1，所述光耦U1的副边管脚4分别与三极管Q2的基极以及电源VCC连接，其副边管脚3接地，其原边管脚1与电源VCC连接，原边管脚2与三极管Q1集电极连接，三极管Q1的发射极与风扇地FAN1-连接，基极与告警电路连接，所述告警电路包括发光二极管D1和风扇告警信号FAN1_BAD，其中，发光二极管D1的阴极与三极管Q1的基极连接，发光二极管D1的阳极分别与电源VCC和风扇告警信号FAN1_BAD相连。
进一步的，所述三极管Q1的基极连接有若干路并联的告警电路，每一条告警电路检测一个风扇，所有风扇共风扇地设置，其中，所有的发光二极管阴极与三极管Q1的基极连接，每一个发光二极管的阳极分别与电源VCC和对应的风扇告警信号相连。
进一步的，所述三极管Q2的基极连接有若干条并联的隔离电路，每条隔离电路后均连接有告警电路。
进一步的，所述三极管Q2的基极还与光耦U2的副边管脚4连接，光耦U2的副边管脚3接地，其原边管脚1连接电源VCC，原边管脚2连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接风扇地FAN3-，其基极连接有告警电路。
进一步的，连接在同一隔离电路下进行故障检测的若干风扇采用共风扇地设置。
进一步的，所述每个三极管的基极与发射极之间均分别并联有一电阻和一电容。
进一步的，所述继电器RLY1线包两端并联有二极管D5，其中二极管D5的阴极与电源VCC连接。
进一步的，所述每个三极管的基极均串联有一限流电阻。
进一步的，所述每个光耦的原副边与电源VCC之间均串联有电阻，每个发光二极管与电源VCC之间均设置有限流电阻。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，利用发光二极管的单向导通且导通后发光的特性，实现了实时监测风扇状态并输出报警信号的功能，电路简单可靠，元器件成本低，使用方便，光电耦合器可将风扇的地与风扇板供电地隔离开，便于实现多路风扇故障检测。
进一步的，三极管Q1的基极连接有若干路并联的告警电路，每一条告警电路检测一个风扇，所有风扇共风扇地设置，其中，所有的发光二极管阴极与三极管Q1的基极连接，每一个发光二极管的阳极分别与对应的电源VCC和风扇告警信号相连，可以通过发光二极管定位故障风扇位置。
进一步的，三极管Q2的基极连接有若干条并联的隔离电路，每条隔离电路后均连接有告警电路，可同时实现多路风扇故障检测，其中任何一路风扇报故障，故障经过继电器RLY1汇总后都会报出故障。
进一步的，因为不同电源供电的风扇地是隔离的，如果将不同电源供电的风扇接在同一隔离电路下进行故障检测，会使不同风扇的供电地连接在一起，导致风扇供电电路工作不正常，因此连接在同一隔离电路下进行故障检测的若干风扇采用共风扇地设置。
进一步的，每个三极管的基极与发射极之间均分别并联有一电阻和一电容，可滤除干扰，避免三极管误动作。
进一步的，继电器RLY1线包两端并联有二极管D5，其中二极管D5的阴极与电源VCC连接，可钳位三极管Q2关断时的Vce(发射极与集电极之间的电压)电压尖峰，避免三极管Q2损坏。
进一步的，每个三极管的基极均串联有一限流电阻，为三极管提供合适的基极电流，使三极管工作在开关状态。
进一步的，每个光耦的原副边与电源VCC之间均串联有电阻，每个发光二极管与电源VCC之间均设置有限流电阻，风扇正常工作时，电阻起限流作用，电阻上电流流过风扇内部三极管，保护内部三极管，以免集电极电流过大而损坏，风扇故障时，电阻为三极管Q1以及三极管Q3基极电流回路的一部分。
附图说明
图1为本发明实施例1的电路图；
图2为本发明实施例2的电路图；
图3为本发明实施例3的电路图；
图4为本发明实施例4的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明包括信号转换电路、隔离电路和用于检测风扇FAN1的告警电路；其中，信号转换电路包括继电器RLY1，继电器RLY1的管脚3连接有故障信号FAN_FAIL，继电器RLY1管脚6连接有故障信号地GND1，所述继电器RLY1的线包一端连接电源VCC，另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地且其基极通过电阻R5与隔离电路连接，隔离电路包括光耦U1和三极管Q1，其中，光耦U1的副边管脚4分别与三极管Q2的基极以及电源VCC连接，光耦U1的副边管脚4与电源VCC之间设置有电阻R4，其副边管脚3接地，其原边管脚1通过电阻R3与电源VCC连接，原边管脚2与三极管Q1集电极连接，三极管Q1的发射极与风扇地FAN1-连接，基极通过电阻R2与告警电路连接，告警电路包括发光二极管D1和风扇告警信号FAN1_BAD，其中，发光二极管D1的阴极与三极管Q1的基极连接，发光二极管D1的阳极分别与电源VCC和风扇告警信号FAN1_BAD相连，发光二极管D1的阳极与电源VCC之间连接有电阻R1；
参照图1，本发明中，FAN1_BAD和FAN1-分别为风扇1的风扇告警信号和风扇地，风扇正常工作时，电阻R1起限流作用，电阻R1上电流流过风扇内部三极管，保护内部三极管，以免集电极电流过大而损坏，风扇故障时，电阻R1为三极管Q1基极电流回路电阻一部分，电阻R2连接发光二极管D1的阴极和三极管Q1的基极，电阻R2为三极管Q1提供合适的基极电流，三极管Q1用来做逻辑转换，发光二极管D1起到反堵和定位故障风扇的作用；
风扇正常工作时，发光二极管D1是不导通的，风扇故障时发光二极管D1导通进而发光，光耦U1将风扇地与风扇板供电地隔离开，便于后续多路风扇故障检测，电阻R3串联在光耦U1原边管脚1与电源VCC之间，使光耦U1和Q1工作在开关状态，电阻R4连接光耦U1的副边管脚4和电源VCC，对光耦U1副边起到上拉作用，电阻R5串联在光耦U1的副边管脚4和三极管Q2的基极之间，为三极管Q2基极提供合适的偏置电流，三极管Q2的集电极与继电器RLY1的线包管脚2连接，继电器RLY1线包的管脚5与电源VCC连接，通过三极管Q2的通断，可使继电器RLY1线包得电或失电；继电器RLY1的管脚6与管脚3对外输出干节点，继电器线包得电时输出常闭干节点，即故障信号FAN_FAIL与故障信号地GND1同电位，继电器线包断电时，输出常开干节点，即故障信号FAN_FAIL与故障信号地GND1断开；
当风扇正常工作时，FAN1_BAD对FAN1-为低电平，发光二极管D1阳极为低电平，发光二极管D1关断，不发光，三极管Q1关断，光电耦合器U1原边不导通，副边开路，三极管Q2基极为高电平，三极管Q2导通，三极管Q2导通后继电器RLY1线包得电，继电器吸合后，对外输出常闭干节点，报风扇正常告警信号；
当风扇故障时，FAN1_BAD对FAN1-为高电平，发光二极管D1导通，发光，发光二极管D1导通后三极管Q1导通，三极管Q1导通后光电耦合器U1原边导通，光耦副边为低电平，即三极管Q2的基极被拉到低电平，三极管Q2关断，继电器RLY1线包失电，继电器不动作，对外输出常开干节点，报风扇故障告警信号；
当风扇停转时，即风扇没有供电电压，电源VCC对FAN1-电压是低电平，发光二极管D1关断，不发光，三极管Q1关断，光电耦合器U1不导通，三极管Q2为高电平，三极管Q2导通，继电器RLY1吸合，对外输出常闭干节点，报风扇正常告警信号；
当风扇板供电掉电(即电源VCC对GND)时，发光二极管D1关断，三极管Q1关断，发光二极管D1不发光，光电耦合器U1和继电器RLY1线包都掉电，继电器RLY1对外输出常开干节点，报风扇故障告警信号，此种故障可以告知维修人员去检查线路是否断开或者输入电源VCC是否掉电。
实施例2：
参照图2，本实施例在实施例1的基础上，增加了一路隔离电路和一路检测风扇FAN3的告警电路，新增的隔离电路包括光耦U2和三极管Q3，光耦U2的副边管脚4连接U1的副边管脚4，其副边管脚3接地，其原边管脚1通过电阻R9与电源VCC连接，原边管脚2与三极管Q3集电极连接，三极管Q3的发射极与风扇地FAN3-连接，基极通过电阻R10与告警电路连接，所述告警电路包括发光二极管D3和风扇告警信号FAN3_BAD，其中，发光二极管D3的阴极与三极管Q3的基极连接，发光二极管D3的阳极分别与电源VCC和风扇告警信号FAN3_BAD相连，发光二极管D3的阳极与电源VCC之间设置有限流电阻R7；
本实施例的电路工作原理与实施例1相同，其中任何一路风扇报故障，故障经过继电器RLY1汇总后都会报出来，且可通过发光二极管定位故障风扇。
实施例3：
参照图3，本实施例在实施例2的基础上，新增两路告警电路，分别是用来检测风扇FAN2的第二告警电路和用于检测风扇FAN4的第四告警电路，其中，风扇FAN2与风扇FAN1共风扇地FAN1-，风扇FAN3与风扇FAN4共风扇地FAN3-，即连接在同一隔离电路下进行故障检测的若干风扇采用共风扇地的设置；
第二告警电路包括发光二极管D2和风扇告警信号FAN2_BAD，第四告警电路包括发光二极管D4和风扇告警信号FAN4_BAD，其中，发光二极管D2的阴极通过电阻R2与三极管Q1基极连接，阳极分别与电源VCC和风扇告警信号FAN2_BAD相连，发光二极管D2与电源VCC之间设置有限流电阻R6，即风扇FAN1与风扇FAN2的告警电路并联后共同接入光耦U1组成的隔离电路；发光二极管D4的阴极与三极管Q3基极连接，阳极分别与电源VCC和风扇告警信号FAN4_BAD相连，发光二极管D4与电源VCC之间设置有限流电阻R8，即风扇FAN3与风扇FAN4的告警电路并联后共同接入光耦U2组成的隔离电路。
本实施例的电路工作原理与实施例2相同，其中任何一路风扇报故障，故障经过继电器RLY1汇总后都会报出来，且可通过发光二极管定位故障风扇；本实施例中，光耦U1组成的隔离电路与光耦U2组成的隔离电路为并联后接入信号转换电路，在其他实施例中，可以有更多的隔离电路进行并联，并且，在满足同一隔离电路下进行故障检测的若干风扇采用共风扇地的设置的前提下，本发明中同一隔离电路下可以并联更多的风扇进行故障检测。
实施例4：
参照图4，本实施例在实施例3的基础上，在继电器RLY1线包两端并联一只二极管D5，其中二极管D5的阴极与电源VCC连接，可钳位三极管Q2关断时c(集电极)-e(发射极)间的电压尖峰，保护三极管Q2，三极管Q1的基-射极间并联电阻R11和电容C1，可滤除干扰，避免三极管Q1误动作，三极管Q2的基-射极间并联电阻R13和电容C3可滤除干扰，避免三极管Q2误动作，三极管Q3的基-射极间并联电阻R12和电容C2，可滤除干扰避免三极管Q3误动作。

Claims (9)

1.一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，包括信号转换电路，所述信号转换电路包括继电器RLY1，继电器RLY1的管脚3连接有故障信号FAN_FAIL，继电器RLY1管脚6连接有故障信号地GND1，所述继电器RLY1线包的一端连接电源VCC，另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地且其基极与隔离电路连接，所述隔离电路包括光耦U1和三极管Q1，所述光耦U1的副边管脚4分别与三极管Q2的基极以及电源VCC连接，其副边管脚3接地，其原边管脚1与电源VCC连接，原边管脚2与三极管Q1集电极连接，三极管Q1的发射极与风扇地FAN1-连接，基极与告警电路连接，所述告警电路包括发光二极管D1和风扇告警信号FAN1_BAD，其中，发光二极管D1的阴极与三极管Q1的基极连接，发光二极管D1的阳极分别与电源VCC和风扇告警信号FAN1_BAD相连。
2.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述三极管Q1的基极连接有若干路并联的告警电路，每一条告警电路检测一个风扇，所有风扇共风扇地设置，其中，所有的发光二极管阴极与三极管Q1的基极连接，每一个发光二极管的阳极分别与电源VCC和对应的风扇告警信号相连。
3.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述三极管Q2的基极连接有若干条并联的隔离电路，每条隔离电路后均连接有告警电路。
4.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述三极管Q2的基极还与光耦U2的副边管脚4连接，光耦U2的副边管脚3接地，其原边管脚1连接电源VCC，原边管脚2连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接风扇地FAN3-，其基极连接有告警电路。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，连接在同一隔离电路下进行故障检测的若干风扇采用共风扇地设置。
6.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述每个三极管的基极与发射极之间均分别并联有一电阻和一电容。
7.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述继电器RLY1线包两端并联有二极管D5，其中二极管D5的阴极与电源VCC连接。
8.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述每个三极管的基极均串联有一限流电阻。
9.根据权利要求1所述的一种直流风扇故障检测电路，其特征在于，所述每个光耦的原副边与电源VCC之间均串联有电阻，每个发光二极管与电源VCC之间均设置有限流电阻。
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