CN107477017A - 风扇驱动保护电路、风扇及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风扇驱动保护电路、风扇及车辆。所述风扇驱动保护电路包括：风扇驱动单元、控制器、电流检测单元和保护单元；控制器，用于向风扇驱动单元发送驱动信号；电流检测单元，用于检测风扇电机的当前电流；保护单元，用于在当前电流超过预设电流时，将风扇驱动单元从待机状态设置为锁定状态；风扇驱动单元，用于在处于待机状态时，根据驱动信号驱动风扇电机，在处于锁定状态时，停止驱动风扇电机。本发明由电流检测单元对风扇电机的当前电流进行检测，保护单元在当前电流超过预设电流时，将风扇驱动单元从待机状态设置为锁定状态，从而停止驱动风扇电机，避免风扇驱动单元不断重复驱动风扇电机所引起的功率器件损坏问题。

Description

风扇驱动保护电路、风扇及车辆
技术领域
本发明涉及风扇驱动领域，尤其涉及一种风扇驱动保护电路、风扇及车辆。
背景技术
随着科技的进步和人类对生活质量的要求不断提高，越来越多的汽车上会配备汽车风扇。
现有技术中在风扇驱动单元对汽车风扇的风扇电机进行驱动时，假设风扇电机存在持续性故障(即非偶发故障，需要进行修理的故障)，此时风扇驱动单元会不断重复驱动所述风扇电机，容易使所述驱动电路中的功率器件损坏。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种风扇驱动保护电路、风扇及车辆，旨在解决现有技术中驱动电路中的功率器件容易损坏的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种风扇驱动保护电路，所述风扇驱动保护电路包括：风扇驱动单元、控制器、电流检测单元和保护单元；
所述控制器，用于向所述风扇驱动单元发送驱动信号；
所述电流检测单元，用于检测风扇电机的当前电流；
所述保护单元，用于在所述当前电流超过预设电流时，将所述风扇驱动单元从待机状态设置为锁定状态；
所述风扇驱动单元，用于在处于待机状态时，根据所述驱动信号驱动所述风扇电机，在处于锁定状态时，停止驱动所述风扇电机。
优选地，所述风扇驱动单元包括：参考电压产生单元、第一比较器和开关器件；
所述参考电压产生单元的输出端与所述第一比较器的反向输入端连接，所述控制器与所述第一比较器的正向输入端连接，所述第一比较器的输出端与所述开关器件的控制端连接，所述开关器件的第一连接端与所述风扇电机的第一端连接，所述风扇电机的第二端与供电端连接，所述开关器件的第二连接端与所述电流检测单元连接，所述电流检测单元接地
优选地，所述风扇电机的两端并联有第一二极管，所述第一二极管的正极与所述风扇电机的第一端连接。
优选地，所述电流检测单元包括：采样电阻；
所述采样电阻的第一端与所述开关器件的第二连接端相连，所述采样电阻的第二端接地，所述开关器件的第二连接端与所述保护单元相连。
优选地，所述开关器件的第二连接端与所述保护单元之间设有运算放大器。
优选地，所述保护单元包括：第二比较器、第二二极管和第三二极管；
所述第二比较器的输出端与所述第二二极管的正极及第三二极管的正极分别连接，所述第二二极管的负极与所述开关器件的第二连接端及所述第二比较器的正向输入端连接，所述第三二极管的负极与所述第二比较器的负向输入端及所述第一比较器的负向输入端分别连接。
优选地，所述控制器，还用于获取所述当前电流，在所述当前电流满足预设条件时，向所述保护单元发送解锁指令；
所述保护单元，用于在接收所述解锁指令后，将所述风扇驱动单元从锁定状态设置为待机状态。
优选地，所述保护单元还包括：第四二极管；
所述第四二极管的正极连接所述第二比较器的正向输入端，所述第四二极管的负极连接所述控制器。
本发明还提出一种风扇，所述风扇包括：风扇电机和如上所述的风扇驱动保护电路。
本发明还提出一种车辆，所述车辆包括车体、风扇支架和如上所述的风扇，所述风扇支架安装于所述车体内部，所述风扇设于所述风扇支架上。
本发明由电流检测单元对风扇电机的当前电流进行检测，保护单元在所述当前电流超过预设电流时，将所述风扇驱动单元从待机状态设置为锁定状态，从而停止驱动风扇电机，避免风扇驱动单元不断重复驱动风扇电机所引起的功率器件损坏问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明风扇驱动保护电路一实施例的电路框图；
图2为本发明风扇驱动保护电路一实施例的电路原理图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 风扇驱动单元 20 控制器
30 电流检测单元 40 保护单元
X1 第一比较器 X2 第二比较器
E 运算放大器 M 风扇电机
A 开关器件 VCC 供电端
D1 第一二极管 D2 第四二极管
D3 第二二极管 D4 第三二极管
RS 采样电阻 R1 电阻
R2 电阻 R3 限流电阻
R4 电阻 R5 电阻
R6 电阻 R7 电阻
R8 驱动电阻 R9 限流电阻
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
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种风扇驱动保护电路、具有该风扇驱动保护电路的风扇、以及包括该风扇的车辆。
参照图1，所述风扇驱动保护电路包括：风扇驱动单元10、控制器20、电流检测单元30和保护单元40；
所述控制器20，用于向所述风扇驱动单元10发送驱动信号；
所述电流检测单元30，用于检测风扇电机的当前电流；
所述保护单元40，用于在所述当前电流超过预设电流时，将所述风扇驱动单元10从待机状态设置为锁定状态；
所述风扇驱动单元10，用于在处于待机状态时，根据所述驱动信号驱动所述风扇电机，在处于锁定状态时，停止驱动所述风扇电机。
需要说明的是，所述预设电流可根据需要进行设置，通常可设置为所述风扇电机所能承受的最大电流，当然，也可设置为所述最大电流的一定比例值，例如：所述最大电流的85％、90％或95％等，本实施例对此不加以限制。
可理解的是，所述待机状态即为所述风扇驱动单元10在接收到控制器20发送的驱动信号时，会根据所述驱动信号驱动所述风扇电机的状态，相应地，所述锁定状态即为所述风扇驱动单元10在接收到控制器20发送的驱动信号时，也不会驱动所述风扇电机的状态。
应理解的是，所述风扇电机的当前电流即为当前时刻流过所述风扇电机的电流。
在具体实现中，所述驱动信号可采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，当然，也可采用其他信号，本实施例对此不加以限制。
本实施例由电流检测单元对风扇电机的当前电流进行检测，保护单元在所述当前电流超过预设电流时，将所述风扇驱动单元从待机状态设置为锁定状态，从而停止驱动风扇电机，避免风扇驱动单元不断重复驱动风扇电机所引起的功率器件损坏问题。
参照图2，为便于对所述风扇电机进行驱动，本实施例中，所述风扇驱动单元包括：参考电压产生单元、第一比较器X1和开关器件A；
所述参考电压产生单元的输出端与所述第一比较器X1的反向输入端连接，所述控制器20与所述第一比较器X1的正向输入端连接，所述第一比较器X1的输出端与所述开关器件A的控制端连接，所述开关器件A的第一连接端与所述风扇电机M的第一端连接，所述风扇电机M的第二端与供电端VCC连接，所述开关器件A的第二连接端与所述电流检测单元30连接，所述电流检测单元30接地。
可理解的是，风扇驱动单元在停止驱动所述风扇电机M时，所述风扇电机M会具有惯性电能，为使所述风扇电机M将所述惯性电能消除，本实施例中，所述风扇电机M的两端并联有第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极与所述风扇电机M的第一端连接。
继续参考图2，所述参考电压产生单元采用分压电路实现，即所述参考电压产生单元由电阻R4和电阻R5组成，R4和R5串联后设于供电端VCC和地之间，R4和R5之间的连接端作为所述参考电压产生单元的输出端。
在具体实现中，所述控制器20的驱动信号输出(通过图中的“PWM”端口输出)至所述第一比较器X1的正向输入端，为了防止所述驱动信号的电流过大，本实施例中，在所述控制器20和所述第一比较器X1的正向输入端之间设有限流电阻R3。
相应地，所述开关器件A的控制端与所述第一比较器X1的输出端之间设有驱动电阻R8，从而抑制震荡，并限制电流。
继续参照图2，为便于检测所述风扇电机的当前电流，所述电流检测单元可包括：采样电阻RS，所述采样电阻RS的第一端与所述开关器件A的第二连接端相连，所述采样电阻RS的第二端接地，所述开关器件A的第二连接端与所述保护单元相连。
由于从所述开关器件A的第二连接端流向所述保护单元的当前电流可能较小，为避免由于当前电流较小带来的误触发问题，本实施例中，所述开关器件A的第二连接端与所述保护单元之间设有运算放大器E。
为便于向所述保护单元提供与当前电流对应的电压，本实施例中，所述运算放大器E的输出端连接电阻R6的第一端和电阻R7的第一端，所述电阻R6的第二端连接所述保护单元，所述电阻R7的第二端接地。
继续参照图2，所述保护单元包括：第二比较器X2、第二二极管D3和第三二极管D4；
所述第二比较器X2的输出端与所述第二二极管D3的正极及第三二极管D4的正极分别连接，所述第二二极管D3的负极与所述开关器件A的第二连接端(即所述开关器件A的第二连接端通过上述的运算放大器E及电阻R6与所述第二二极管D3的负极相连)及所述第二比较器X2的正向输入端连接，所述第三二极管D4的负极与所述第二比较器X2的负向输入端及所述第一比较器X1的负向输入端分别连接。
在具体实现中，为了防止所述第二比较器X2的输出端的电流过大，本实施中，所述第二二极管D3的正极及第三二极管D4的正极分别连接限流电阻R9的第一端，所述限流电阻R9的第二端连接所述第二比较器X2的输出端。
由于所述风扇电机M的故障可能属于偶发故障，假设直接将风扇驱动单元一直设置为锁定状态，可能会导致用户体验较差，为避免该问题，本实施例中，所述控制器20，还用于获取所述当前电流，在所述当前电流满足预设条件时，向所述保护单元发送解锁指令；
所述保护单元，用于在接收所述解锁指令后，将所述风扇驱动单元从锁定状态设置为待机状态。
需要说明的是，在所述当前电流满足预设条件时，即可认定为故障消失，可将所述风扇驱动单元从锁定状态设置为待机状态。
可理解的是，所述预设条件可根据需要进行设置，例如：在预设时间段获取的当前电流均处于预设电流阈值内，当然，还可设置为其他条件，本实施例对此不加以限制。
为便于使所述风扇驱动单元从锁定状态设置为待机状态，本实施例中，所述保护单元还包括：第四二极管D2；
所述第四二极管D2的正极连接所述第二比较器X2的正向输入端，所述第四二极管D2的负极连接所述控制器20。
由于所述第四二极管D2的正极连接所述第二比较器X2的正向输入端，所述第四二极管D2的负极连接所述控制器20(即连接所述控制器的O/AD端口，也就是，连接所述控制器的输出/采样端口)，因此，当所述第二比较器X2的正向输入端处于高电平时，所述控制器20可检测到所述第二比较器X2的正向输入端的电压值。
在具体实现中，所述第四二极管D2的负极与所述控制器20之间还设有限流电阻R1，为便于使控制器能够检测到电压，本实施例中，所述第四二极管D2的负极与地之间设有电阻R2。
继续参照图2，V1为第一比较器X1的正向输入端的电压，V2为第一比较器X1的负向输入端和第二比较器X2的负向输入端的电压，V3为第二比较器X2的正向输入端的电压。
本实施例的风扇驱动保护电路的工作原理为：当所述风扇电机处于待机状态时，电阻R9上的电压为0V，此时V2为电阻R4和R5产生的分压电压，当控制器20的PWM端正常输出PWM信号时，PWM信号的高电平V1比V2大，可以正常驱动第一比较器，第一比较器产生高电平，从而开启开关器件A(本实施例中所述开关器件为三极管，当然，还可为MOS管或其他器件)，此时，电流流过采样电阻RS，同时会也会有电流通过运算放大器E后，输出电压V3将抬升。
假设所述风扇电机的当前电流超过预设电流时，V3高于V2的高电平，此时，电阻R9输出高电平，通过二极管D3将V3的电压进一步拉高，电阻R9上持续高电平，同时通过二极管D4将V2的电压拉高，当V2高于PWM端输出的高电平V1时，第一比较器X1会被关闭，相应地，开关器件A关闭，采样电阻RS上的电流消失，此时，风扇驱动单元处于锁定状态，PWM信号失效，停止驱动。
当控制器20在认定故障消失后，O/AD端口从采样端口切换为输出端口，并输出低电平，此时，V3降低，相应地，V2大于V3，此时，R9上的电平为低电平，D4截止，V2降低，当V2低于PWM信号的高电平时，风扇驱动单元从锁定状态回到待机状态，实现解锁，在解锁完成后，O/AD端口从输出端口切换为采样端口。
本发明还提出了一种风扇，所述风扇包括：风扇电机和如上所述的风扇驱动保护电路。
本发明还提出了一种车辆，所述车辆包括车体、风扇支架和如上所述的风扇，所述风扇支架安装于所述车体内部，所述风扇设于所述风扇支架上。
可以理解的是，由于本发明提出的风扇及车辆包括上述风扇驱动保护电路的所有实施例的所有方案，因此，至少具有与所述风扇驱动保护电路相同的技术效果，此处不一一阐述。
以上所述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，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种风扇驱动保护电路，其特征在于，所述风扇驱动保护电路包括：风扇驱动单元、控制器、电流检测单元和保护单元；
所述控制器，用于向所述风扇驱动单元发送驱动信号；
所述电流检测单元，用于检测风扇电机的当前电流；
所述保护单元，用于在所述当前电流超过预设电流时，将所述风扇驱动单元从待机状态设置为锁定状态；
所述风扇驱动单元，用于在处于待机状态时，根据所述驱动信号驱动所述风扇电机，在处于锁定状态时，停止驱动所述风扇电机。
2.如权利要求1所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述风扇驱动单元包括：参考电压产生单元、第一比较器和开关器件；
所述参考电压产生单元的输出端与所述第一比较器的反向输入端连接，所述控制器与所述第一比较器的正向输入端连接，所述第一比较器的输出端与所述开关器件的控制端连接，所述开关器件的第一连接端与所述风扇电机的第一端连接，所述风扇电机的第二端与供电端连接，所述开关器件的第二连接端与所述电流检测单元连接，所述电流检测单元接地。
3.如权利要求2所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述风扇电机的两端并联有第一二极管，所述第一二极管的正极与所述风扇电机的第一端连接。
4.如权利要求2所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述电流检测单元包括：采样电阻；
所述采样电阻的第一端与所述开关器件的第二连接端相连，所述采样电阻的第二端接地，所述开关器件的第二连接端与所述保护单元相连。
5.如权利要求4所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述开关器件的第二连接端与所述保护单元之间设有运算放大器。
6.如权利要求4所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述保护单元包括：第二比较器、第二二极管和第三二极管；
所述第二比较器的输出端与所述第二二极管的正极及第三二极管的正极分别连接，所述第二二极管的负极与所述开关器件的第二连接端及所述第二比较器的正向输入端连接，所述第三二极管的负极与所述第二比较器的负向输入端及所述第一比较器的负向输入端分别连接。
7.如权利要求6所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述控制器，还用于获取所述当前电流，在所述当前电流满足预设条件时，向所述保护单元发送解锁指令；
所述保护单元，用于在接收所述解锁指令后，将所述风扇驱动单元从锁定状态设置为待机状态。
8.如权利要求7所述的风扇驱动保护电路，其特征在于，所述保护单元还包括：第四二极管；
所述第四二极管的正极连接所述第二比较器的正向输入端，所述第四二极管的负极连接所述控制器。
9.一种风扇，其特征在于，所述风扇包括：风扇电机和权利要求1～8中任一项所述的风扇驱动保护电路。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括车体、风扇支架和权利要求9所述的风扇，所述风扇支架安装于所述车体内部，所述风扇设于所述风扇支架上。
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