CN110273853B - 一种风扇控制电路及变频器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出的一种风扇控制电路及变频器，通过MOS管控制驱动电源接口与风扇电机的连接，通过安装稳压二极管和第一三极管，在风扇电机发生堵转或短路故障时，来保护风扇控制电路不受损坏。当风扇电机出现堵转或短路等故障时，MOS管的IDS电流急剧上升，导致MOS管源极与漏极之间的VDS电压上升，从而击穿稳压二极管，稳压二极管导通后将驱动第一三极管导通，第一三极管导通后会将MOS管的门极电压钳位到第一三极管的导通压降左右，从而使MOS管关断，使堵转或短路产生的电流应力不再施加在MOS管上，达到保护风扇控制电路的功率器件MOS管的目的，进而可以实现风扇出现故障后，有效保护安装有风扇的变频器不受损坏。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电路保护技术领域，具体涉及一种风扇控制电路及变频器。
背景技术
变频器是应用变频技术与微电子技术的组合，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。随着工业自动化程度的不断提高，变频器应用非常广泛。冶金、石油、化工、纺织、电力、建材、起重、线缆、供水、暖通、污水处理等都随处可见变频器的身影；变频器散热技术同时也决定变频器的抗环境能力及使用寿命。
现有技术，通常通过在变频器中安装风扇来进行散热，由于变频器的实际应用工况复杂，大部分在潮湿、金属粉尘等恶劣的环境中，所以风扇首当其冲的承担着环境的考验。由于风扇本身易损件，再加上环境的恶劣，风扇比较容易出现堵转、短路等故障，严重者风扇短路后，将直接损坏风扇控制电路的功率器件，影响变频器的使用。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种风扇控制电路和变频器。
有鉴于此，第一方面，本发明实施例提供一种风扇控制电路，包括：风扇控制单元和控制保护单元；
所述风扇控制单元包括驱动电源接口和MOS管；
所述MOS管的门极与所述驱动电源接口连接，漏极与风扇电机的一端连接，源极接地；
所述驱动电源接口与所述风扇电机的另一端连接；
所述控制保护单元包括稳压二极管和第一三极管；
所述稳压二极管的负极与所述MOS管的漏极连接，正极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
当所述风扇电机出现堵转或短路时，所述稳压二极管被击穿，所述第一三极管导通，所述MOS管的门极电压被钳位至所述第一三极管的导通压降，所述MOS管被关断。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括电源开关单元；
所述电源开关单元包括开关电源、光耦合器和驱动控制信号接收器；
所述光耦合器中发光二极管的负极与所述驱动控制信号接收器连接，正极与所述开关电源连接，当所述驱动控制信号接收器接收到驱动控制信号时，所述发光二极管导通并发光；
所述光耦合器的光接收器件的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的门极连接。
在一种可能的实施方式中，所述电源开关单元还包括：第一限流电阻和滤波电路；
所述第一限流电阻的一端与所述开关电源连接，另一端与所述发光二极管的正极连接；
所述滤波电路与所述发光二极管并联。
在一种可能的实施方式中，所述滤波电路包括并联的滤波电阻和第一滤波电容。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：
第二三极管、第二限流电阻、第三三极管和第三限流电阻；
所述第二三极管的基极通过所述第二限流电阻与所述光接收器件的另一端连接，集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
所述第三三极管的基极通过所述第三限流电阻与所述驱动电源接口连接，集电极与所述稳压二极管的正极连接，发射极接地。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：续流二极管；
所述续流二极管的正极与所述MOS管的漏极连接，负极与所述驱动电源接口连接。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：第一分压电阻和第二分压电阻；
所述第一分压电阻的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的源极连接；
所述第二分压电阻的一端与所述MOS管的门极连接，另一端接地。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：第四限流电阻；
所述第四限流电阻的一端与所述MOS管的漏极连接，另一端与所述稳压二极管的负极连接。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：
第二滤波电容、第三滤波电容和第四滤波电容；
所述第二滤波电容的一端与所述MOS管的门极连接，另一端接地；
所述第三滤波电容的一端与所述第一三极管的基极连接，另一端接地；
所述第四滤波电容一端与所述第二三极管连接，另一端接地。
第二方面，本发明实施例还提供了一种变频器，包括风扇和第一方面所述的风扇控制电路。
相比现有技术，本发明实施例提出的风扇控制电路，通过MOS 管控制驱动电源接口与风扇电机的连接，通过安装稳压二极管和第一三极管，在风扇电机发生堵转或短路故障时，来保护风扇控制电路不受损坏。当风扇电机出现堵转或短路等故障时，MOS管的IDS电流急剧上升，导致MOS管源极与漏极之间的VDS电压上升，从而击穿稳压二极管，稳压二极管导通后将驱动第一三极管导通，第一三极管导通后会将MOS管的门极电压钳位到第一三极管的导通压降左右，从而使 MOS管关断，使堵转或短路产生的电流应力不再施加在MOS管上，达到保护风扇控制电路的功率器件MOS管的目的，进而可以实现风扇出现故障后，有效保护安装有风扇的变频器不受损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种风扇控制电路的示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种风扇控制电路的示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种风扇控制电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动的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。
现有的变频器通常通关安装风扇来进行散热，风扇由风扇电机和扇叶组成，其中风扇电机的启动与停机由风扇控制电路控制，当风扇电机启动后会带动与之相连的扇叶转动，扇叶转动会带动空气的流通，通过将变频器内的热空气与变频器外的冷空气进行交换达到散热的目的。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种风扇控制电路示意图，如图1所示，该风扇控制电路包括：
用于控制风扇电机的启动的停机的风扇控制单元，和用于保护风扇控制电路的控制保护单元。
在本申请实施例中，风扇控制单元包括驱动电源接口和MOS管；
所述驱动电源接口用于将风扇控制单元与用于为风扇控制电路提供电能的驱动电源连接。
所述MOS管是金属(metal)、氧化物(oxide)、半导体(semiconductor) 场效应晶体管，具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好的优点，在本申请提供的风扇控制电路中MOS管起到开关的作用。
所述MOS管包括门极、漏极和源极三个引脚，本发明实施例以N 沟道MOS管为例，其中，门极与所述驱动电源接口连接，漏极与风扇电机的一端连接，源极接地，当门极与源极之间的电压高于MOS管的导通电压时，MOS管的源极与漏极导通。
风扇电机的另一端与所述驱动电源接口连接，驱动电源接口与驱动电源连接后，当MOS管的源极与漏极导通后，风扇电机就会启动，并带动扇叶开始转动。
在本申请实施例中，所述控制保护单元包括稳压二极管和第一三极管；
所述稳压二极管的负极与所述MOS管的漏极连接，正极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
当所述风扇电机出现堵转或短路时，所述稳压二极管被击穿，所述第一三极管导通，所述MOS管的门极电压被钳位至所述第一三极管的导通压降，所述MOS管被关断；驱动电源通过风扇电机、稳压二极管，第一三极管的基极和发射极形成回路，锁死关断MOS管，达到保护MOS管的目的。
本发明实施例提出的一种风扇控制电路，通过MOS管控制驱动电源接口与风扇电机的连接，通过安装稳压二极管和第一三极管，在风扇电机发生堵转或短路故障时，来保护风扇控制电路不受损坏。当风扇电机出现堵转或短路等故障时，MOS管的IDS电流急剧上升，导致 MOS管源极与漏极之间的VDS电压上升，从而击穿稳压二极管，稳压二极管导通后将驱动第一三极管导通，第一三极管导通后会将MOS 管的门极电压钳位到第一三极管的导通压降左右，从而使MOS管关断，使短路电流应力不再施加在控制通断的MOS管上，达到保护风扇控制电路的功率器件MOS管的目的，进而可以实现风扇出现故障后，有效保护变频器不受损坏。
实施例二
图2为本发明实施例提供的一种风扇控制电路示意图，如图2所示，该风扇控制电路包括：
风扇控制单元和控制保护单元；
所述风扇控制单元包括驱动电源接口和MOS管；
所述MOS管的门极与所述驱动电源接口连接，漏极与风扇电机的一端连接，源极接地；
所述驱动电源接口与所述风扇电机的另一端连接；
所述控制保护单元包括稳压二极管和第一三极管；
所述稳压二极管的负极与所述MOS管的漏极连接，正极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
当所述风扇电机出现堵转或短路时，所述稳压二极管被击穿，所述第一三极管导通，所述MOS管的门极电压被钳位至所述第一三极管的导通压降，所述MOS管被关断。
该风扇控制电路还包括电源开关单元；
所述电源开关单元包括开关电源、光耦合器和驱动控制信号接收器；
所述开关电源用于为光耦合器提供电压；
所述光耦合器包括发光器件和光接收器件，其中，发光器件通常为发光二极管或激光管，光接收器件通常为光敏二极管、光敏晶体管及光集成电路等等，当光耦合器的发光器件上电发光后，光接收器接收光照后导通。
所述驱动控制信号接收器用于接收外部控制器发送的驱动控制信号。
本申请实施例中，光耦合器中的发光器件采用发光二极管，发光二极管的负极与所述驱动控制信号接收器连接，正极与所述开关电源连接，所述光耦合器的光接收器件的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的门极连接，当所述驱动控制信号接收器接收到驱动控制信号时，通过低电平下拉(即发光二级管的阴极变为低电平)，使所述发光二极管导通并发光，光接收器件接收到发光二极管的光照后导通，从而使驱动电源接口与MOS管门极之间的连接导通。
通过电源开关单元可以实现通过控制器对风扇控制电路进行控制，当控制器向电源开关单元发送用驱动控制信号时，驱动电源通过驱动电源接口开始为风扇控制电路供电，从而使风扇控制电路启动。
如图2所示，所述电源开关单元还包括：第一限流电阻和滤波电路；
所述第一限流电阻一端与所述开关电源连接，另一端与所述发光二极管的正极连接，所述第一限流电阻用于限制流入发光二级管的电流，防止电流过大，对发光二极管造成损坏，起到了保护发光二极管的作用；
所述滤波电路与所述发光二极管并联，所述滤波电路起到滤波、平滑电压的作用。
在一种可能的实施方式中，所述滤波电路包括并联的滤波电阻和第一滤波电容。
实施例三
图3为本发明实施例提供的一种风扇控制电路示意图，如图3所示，该风扇控制电路包括：
风扇控制单元、控制保护单元和电源开关单元；
所述风扇控制单元包括驱动电源接口和MOS管；
所述MOS管的门极与所述驱动电源接口连接，漏极与风扇电机的一端连接，源极接地；
所述驱动电源接口与所述风扇电机的另一端连接；
所述控制保护单元包括稳压二极管和第一三极管；
所述稳压二极管的负极与所述MOS管的漏极连接，正极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
当所述风扇电机出现堵转或短路时，所述稳压二极管被击穿，所述第一三极管导通，所述MOS管的门极电压被钳位至所述第一三极管的导通压降，所述MOS管被关断。
所述电源开关单元包括开关电源、光耦合器和驱动控制信号接收器；
所述光耦合器中发光二极管的负极与所述驱动控制信号接收器连接，正极与所述开关电源连接，当所述驱动控制信号接收器接收到驱动控制信号时，所述发光二极管导通并发光；
所述光耦合器的光接收器件的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的门极连接。
如图3所示，为了避免第一三极管状态的不稳定和上电时序的可靠性，该风扇控制电路还包括：第二三极管、第二限流电阻、第三三极管和第三限流电阻；
所述第二三极管的基极通过所述第二限流电阻与所述光接收器件的另一端连接，集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
所述第三三极管的基极通过所述第三限流电阻与所述驱动电源接口连接，集电极与所述稳压二极管的正极连接，发射极接地。
当驱动控制信号接收器接收到驱动控制信号时，驱动电源通过光耦合器的光接收器件及第二限流电阻使第二三极管导通，关断第三三极管和第一三极管，从而使MOS管可以正常运行。
在一种可能的实施方式中，如图3所示，该风扇控制电路还包括：
第二滤波电容、第三滤波电容和第四滤波电容；
所述第二滤波电容的一端与所述MOS管的门极连接，另一端接地；
所述第三滤波电容的一端与所述第一三极管的基极连接，另一端接地；
所述第四滤波电容一端与所述第二三极管连接，另一端接地。
其中，第三滤波电容和第四滤波电容分别为第一三极管和第二三极管增加基极信号滤波，增加了第一三极管和第二三极管的抗干扰性和可靠性；第二滤波电容为MOS管增加门极信号滤波，增强了MOS 管的抗干扰性和可靠性。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：续流二极管；
如图3所示，所述续流二极管的正极与所述MOS管的漏极连接，负极与所述驱动电源接口连接，所述续流二极管在电路中起到保护风扇电机的作用。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：
第一分压电阻和第二分压电阻；
如图3所示，所述第一分压电阻的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的源极连接；
所述第二分压电阻的一端与所述MOS管的门极连接，另一端接地。
第一分压电阻和第二分压电阻在电路中起到分压的作用，防止 MOS管门极的电压过高，对MOS管造成损坏。
在一种可能的实施方式中，所述风扇控制电路还包括：第四限流电阻；
如图3所示，所述第四限流电阻的一端与所述MOS管的漏极连接，另一端与所述稳压二极管的负极连接，所述第四限流电阻用于限制流向稳压二极管的电流，防止电流过大，损坏稳压二极管。
一个具体的例子
驱动电源接口连接24V的驱动电源，以图3为例，当驱动控制信号接收器接收到驱动控制信号时，通过低电平下拉和第一限流电阻及滤波电路的限流滤波后光耦合器导通，电压经过电阻值相同的第一分压电阻和第二分压电阻后，被分压成12V送至MOS管的门极，驱动MOS管导通，风扇电机上电开始运行，当风扇电机出现堵转或短路后，MOS管的IDS电流急剧上升，将导致MOS管的漏极与源极间的VDS电压上升，击穿稳压二极管，第四限流电阻限制流通电流，防止损坏稳压二极管；稳压二极管导通后，将驱动第一三极导通，将MOS管门极电压钳位到第一三极管的导通压降1V左右，从而关断MOS管，此时24V驱动电源通过风扇电机、稳压二极管和第一三极管的基极和发射极形成回路，锁死关断MOS管，达到保护MOS管的目的。
本发明实施例还提供了一种变频器，包括风扇和上述任一实施例所述的风扇控制电路，其中风扇包括风扇电机和扇叶。
本发明实施例提出的风扇控制电路，通过MOS管控制驱动电源接口与风扇电机的连接，通过安装稳压二极管和第一三极管，在风扇电机发生堵转或短路故障时，来保护风扇控制电路不受损坏。当风扇电机出现堵转或短路等故障时，MOS管的IDS电流急剧上升，导致MOS管源极与漏极之间的VDS电压上升，从而击穿稳压二极管，稳压二极管导通后将驱动第一三极管导通，第一三极管导通后会将MOS管的门极电压钳位到第一三极管的导通压降左右，从而使 MOS管关断，使短路电流应力不再施加在控制通断的MOS管上，达到保护风扇控制电路的功率器件MOS管的目的，进而可以实现风扇出现故障后，有效保护变频器不受损坏。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明各个实施例所述的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法或者实施例的某些部分所述的方法。
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 (8)
1.一种风扇控制电路，其特征在于，包括：风扇控制单元和控制保护单元；
所述风扇控制单元包括驱动电源接口和MOS管；
所述MOS管的门极与所述驱动电源接口连接，漏极与风扇电机的一端连接，源极接地；
所述驱动电源接口与所述风扇电机的另一端连接；
所述控制保护单元包括稳压二极管和第一三极管；
所述稳压二极管的负极与所述MOS管的漏极连接，正极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
当所述风扇电机出现堵转或短路时，所述稳压二极管被击穿，所述第一三极管导通，所述MOS管的门极电压被钳位至所述第一三极管的导通压降，所述MOS管被关断；
所述风扇控制电路还包括电源开关单元；
所述电源开关单元包括开关电源、光耦合器和驱动控制信号接收器；
所述光耦合器中发光二极管的负极与所述驱动控制信号接收器连接，正极与所述开关电源连接，当所述驱动控制信号接收器接收到驱动控制信号时，所述发光二极管导通并发光；
所述光耦合器的光接收器件的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的门极连接；所述风扇控制电路还包括：第二三极管、第二限流电阻、第三三极管和第三限流电阻；
所述第二三极管的基极通过所述第二限流电阻与所述光接收器件的另一端连接，集电极与所述驱动电源接口连接，发射极接地；
所述第三三极管的基极通过所述第三限流电阻与所述驱动电源接口连接，集电极与所述稳压二极管的正极连接，发射极接地。
2.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于，所述电源开关单元还包括：第一限流电阻和滤波电路；
所述第一限流电阻的一端与所述开关电源连接，另一端与所述发光二极管的正极连接；
所述滤波电路与所述发光二极管并联。
3.根据权利要求2所述的风扇控制电路，其特征在于，所述滤波电路包括并联的滤波电阻和第一滤波电容。
4.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于，所述风扇控制电路还包括：续流二极管；
所述续流二极管的正极与所述MOS管的漏极连接，负极与所述驱动电源接口连接。
5.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于，所述风扇控制电路还包括：第一分压电阻和第二分压电阻；
所述第一分压电阻的一端与所述驱动电源接口连接，另一端与所述MOS管的源极连接；
所述第二分压电阻的一端与所述MOS管的门极连接，另一端接地。
6.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于，所述风扇控制电路还包括：第四限流电阻；
所述第四限流电阻的一端与所述MOS管的漏极连接，另一端与所述稳压二极管的负极连接。
7.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其特征在于，所述风扇控制电路还包括：第二滤波电容、第三滤波电容和第四滤波电容；
所述第二滤波电容的一端与所述MOS管的门极连接，另一端接地；
所述第三滤波电容的一端与所述第一三极管的基极连接，另一端接地；
所述第四滤波电容的一端与所述第二三极管连接，另一端接地。
8.一种变频器，其特征在于，包括风扇和权利要求1-7任一项所述的风扇控制电路。
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