CN110429566A - 风机限流电路及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风机限流电路及设备。本发明通过开关电路的输入端与驱动电路的输出端连接，开关电路的输出端分别与风机、电压检测电路的输入端连接，电压检测电路的输出端与驱动电路的输入端连接；电压检测电路检测开关电路的输出端电压，在输出端电压大于预设阈值时向驱动电路发送第一电平信号；驱动电路在接收到第一电平信号时控制开关电路断开，以切断输入至风机的电流。其中，通过电压检测电路和驱动电路综合判断风机故障，并在风机故障时通过驱动电路快速关断开关电路，使风机断电，解决了现有技术中风机故障时无法准确快速地切断输入至风机的电流的技术问题。

Description

风机限流电路及设备
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种风机限流电路及设备。
背景技术
风机是依靠输入的机械能提高气体压力并排送气体的机械，是对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机、鼓风机和风力发电机。目前风机已广泛用于空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风等。
当前内置驱动的风机是直接接在母线上的，一旦风机出现故障，没有器件将故障风机切断。现有技术中为了解决故障风机无法切断电源的问题通常采用在风机上连接保险丝，但是如果加入保险丝，又会出现误动作的问题，并且当风机故障消失后保险丝不能自动恢复导通。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种风机限流电路及设备，旨在解决现有技术中风机故障时无法准确快速地切断输入至风机的电流的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种风机限流电路，所述电路包括开关电路、驱动电路和电压检测电路；所述开关电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述开关电路的输出端分别与风机、所述电压检测电路的输入端连接，所述电压检测电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接；其中，
所述电压检测电路，用于检测所述开关电路的输出端电压，在所述输出端电压大于预设阈值时向所述驱动电路发送第一电平信号；
所述驱动电路，用于在接收到所述第一电平信号时控制所述开关电路断开，以切断输入至所述风机的电流。
在一实施例中，所述驱动电路包括控制芯片、第一三极管、第二三极管及第一电阻；其中，
所述第一三极管的集电极与第一外接电源连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极、所述开关电路连接，所述第一三极管的基极经所述第一电阻与所述控制芯片连接；
所述第二三极管的基极经所述第一电阻与所述控制芯片连接，所述第二三极管的集电极接地；
所述控制芯片与所述电压检测电路的输出端连接。
在另一实施例中，所述开关电路包括MOS管，所述MOS管的源极与母线负极连接，所述MOS管的源极还接地，所述MOS管的漏极分别与所述风机、所述电压检测电路连接，所述MOS管的栅极分别与所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极连接。
在另一实施例中，所述开关电路还包括保护单元，所述保护单元的第一端分别与所述MOS管的栅极、所述驱动电路连接，所述保护单元的第二端接地，所述保护单元用于防止所述MOS管的栅极过压。
在另一实施例中，所述保护单元包括第二电阻及稳压二极管；所述第二电阻与所述稳压二极管并联，所述第二电阻的第一端与所述MOS管的栅极连接，所述第二电阻的第二端接地。
在另一实施例中，所述开关电路还包括第一电容；所述第一电容的第一端与所述风机连接，所述第一电容的第二端与所述母线负极连接。
在另一实施例中，所述电压检测电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容及比较器；其中，
所述第三电阻的第一端接地，所述第三电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端、所述比较器的同相输入端连接，所述第三电阻的第二端还经所述第四电阻与第二外接电源连接；
所述第二电容的第二端分别与所述第五电阻的第一端、所述比较器的反相输入端连接；
所述第五电阻的第二端与所述MOS管的漏极连接；
所述比较器的反相输入端还与所述第六电阻的第一端连接，所述比较器的输出端分别与所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端、所述第一三极管的基极、所述控制芯片连接；
所述第七电阻的第二端与第三外接电源连接。
在另一实施例中，所述第三电阻及所述第四电阻为可调电阻。
在另一实施例中，所述电压检测电路还包括二极管；所述二极管的阴极与所述第三外接电源连接，所述二极管的阳极与所述第五电阻的第二端、所述MOS管的漏极及所述风机分别连接。
本发明还提出一种风机限流设备，所述风机限流设备包括如上所述的风机限流电路。
本发明通过开关电路的输入端与驱动电路的输出端连接，开关电路的输出端分别与风机、电压检测电路的输入端连接，电压检测电路的输出端与驱动电路的输入端连接；电压检测电路检测开关电路的输出端电压，在输出端电压大于预设阈值时向驱动电路发送第一电平信号；驱动电路在接收到第一电平信号时控制开关电路断开，以切断输入至风机的电流。其中，通过电压检测电路和驱动电路综合判断风机故障，并在风机故障时通过驱动电路快速关断开关电路，使风机断电，解决了现有技术中风机故障时无法准确快速地切断输入至风机的电流的技术问题。
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是本发明一种风机限流电路一实施例的功能模块图；
图2是本发明一种风机限流电路一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
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作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，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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。
本发明提供一种风机限流电路。
参照图1，在一实施例中，所述风机限流电路包括开关电路100、驱动电路200和电压检测电路300；所述开关电路100的输入端与所述驱动电路200的输出端连接，所述开关电路100的输出端分别与风机M、所述电压检测电路300的输入端连接，所述电压检测电路300的输出端与所述驱动电路200的输入端连接；其中，所述电压检测电路300，用于检测所述开关电路100的输出端电压，在所述输出端电压大于预设阈值时向所述驱动电路200发送第一电平信号；所述驱动电路200，用于在接收到所述第一电平信号时控制所述开关电路100断开，以切断输入至所述风机M的电流。
需要说明的是，本实施例通过电压检测电路300检测开关电路100的输出端电压，以此判断风机M是否发生故障，作为断开开关电路100的依据，并通过驱动电路200驱动开关电路100通断，实现输入至风机M的电流的控制。
在具体实现中，所述第一电平信号为低电平信号，当输出端电压大于预设阈值时，驱动电路200接收到低电平信号，判断风机M故障，并控制开关电路100断开，从而断开风机M的电流；当输出端电压不大于预设阈值时，驱动电路200接收到高电平信号，判断风机M未发生故障，并维持开关电路100导通。
本实施例通过开关电路的输入端与驱动电路的输出端连接，开关电路的输出端分别与风机、电压检测电路的输入端连接，电压检测电路的输出端与驱动电路的输入端连接；电压检测电路检测开关电路的输出端电压，在输出端电压大于预设阈值时向驱动电路发送第一电平信号；驱动电路在接收到第一电平信号时控制开关电路断开，以切断输入至风机的电流。其中，通过电压检测电路和驱动电路综合判断风机故障，并在风机故障时通过驱动电路快速关断开关电路，使风机断电，解决了现有技术中风机故障时无法准确快速地切断输入至风机的电流的技术问题。
进一步地，请一并参照图1和图2，图2为本发明一种风机限流电路一实施例的结构示意图。
本实施例中，所述驱动电路200包括控制芯片IC、第一三极管Q1、第二三极管Q2及第一电阻R1；其中，所述第一三极管Q1的集电极与第一外接电源VCC1连接，所述第一三极管Q1的发射极分别与所述第二三极管Q2的发射极、所述开关电路100连接，所述第一三极管Q1的基极经所述第一电阻R1与所述控制芯片IC连接；所述第二三极管Q2的基极经所述第一电阻R1与所述控制芯片IC连接，所述第二三极管Q2的集电极接地；所述控制芯片IC与所述电压检测电路300的输出端连接。
需要说明的是，第一三极管Q1及第二三极管Q2共同组成一个图腾柱，其中，第一三极管Q1为NPN三极管，第二三极管Q2为PNP三极管，第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的基极接到一起，作为图腾柱的输入端，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的发射极接到一起，作为图腾柱的输出端。如此，可以提高控制芯片IC输入输出口的驱动能力，实现快速关断开关单元100，增强风机系统安全性。
易于理解的是，为了防止控制芯片IC输入输出口输出高电平时电流过大烧坏三极管的基极，本实施例中，在图腾柱的输入端加入第一电阻R1进行限流。
进一步地，所述开关电路100包括MOS管MOS1，所述MOS管MOS1的源极与母线负极连接，所述MOS管MOS1的源极还接地GND，所述MOS管MOS1的漏极分别与所述风机M、所述电压检测电路300连接，所述MOS管MOS1的栅极分别与所述第一三极管Q1的发射极、所述第二三极管Q2的发射极连接。
本实施例中，可以使用N沟道增强型MOS管作为开关控制风机M的通断，当风机M故障时，MOS管MOS1可以切断母线输入风机M的故障电流。由于MOS管MOS1中自带反向并联二极管，可以作为风机M能量回馈的通道，防止风机M过压失效。
进一步地，开关电路100还包括保护单元110，所述保护单元110的第一端分别与所述MOS管MOS1的栅极、所述驱动电路200连接，所述保护单元110的第二端接地，所述保护单元110用于防止所述MOS管MOS1的栅极过压。
具体地，所述保护单元110包括第二电阻R2及稳压二极管D1；所述第二电阻R2与所述稳压二极管D1并联，所述第二电阻R2的第一端与所述MOS管MOS1的栅极连接，所述第二电阻R2的第二端接地GND。
应当理解的是，控制芯片IC发出控制信号给第一三极管Q1和第二三极管Q2组成的图腾柱，以驱动MOS管MOS1的导通和关断，MOS管MOS1的源极接入负母线，MOS管MOS1的源极与图腾柱中第二三极管Q2的集电极接同一个地，以方便接收控制芯片IC发出的控制信号。
进一步地，所述开关电路100还包括第一电容C1；所述第一电容C1的第一端与所述风机M连接，所述第一电容C1的第二端与所述母线负极连接。
易于理解的是，第一电容C1为吸收电容，在母线正负与母线负极之间增加吸收电容，既可以吸收MOS管MOS1导通和判断所产生的尖峰电压，又可以吸收母线高频纹波，滤除外界信号干扰，保障MOS管MOS1可靠运行。
进一步地，所述电压检测电路300包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2及比较器U1；其中，所述第三电阻R3的第一端接地GND，所述第三电阻R3的第二端分别与所述第二电容C2的第一端、所述比较器U1的同相输入端连接，所述第三电阻R3的第二端还经所述第四电阻R4与第二外接电源VCC2连接；所述第二电容C2的第二端分别与所述第五电阻R5的第一端、所述比较器U1的反相输入端连接；所述第五电阻R5的第二端与所述MOS管MOS1的漏极连接；所述比较器U1的反相输入端还与所述第六电阻R6的第一端连接，所述比较器U1的输出端分别与所述第六电阻R6的第二端、所述第七电阻R7的第一端、所述第一三极管Q1的基极、所述控制芯片IC连接；所述第七电阻R7的第二端与第三外接电源VCC3连接。
其中，所述第三电阻R3及所述第四电阻R4为可调电阻，通过采用不同阻值的第三电阻R3与第四电阻R4，可以设置不同的预设阈值，从而设置风机限流电路的敏感度；所述预设阈值，是比较器的输出电压从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压的值；所述第二电容C2为滤波电容，通过采用电容量不同的第二电容C2可以设置风机限流电路动作的延时特性，继而控制MOS管MOS1导通和关断的时间；所述第二外接电源VCC2、所述第三外接电源VCC3与所述第一外接电源VCC1可以为同一电源，也可以为不同电源，本实施例对此不加以限制。
在具体实现中，当比较器U1检测到MOS管MOS1的输出端电压大于预设阈值时，输出低电平，控制芯片IC在接收到低电平时向图腾柱发送控制信号，以使图腾柱驱动MOS管MOS1断开，从而断开母线输入至风机M的电流，当比较器U1检测到MOS管MOS1的输出端电压不大于预设阈值时，输出高电平，控制芯片IC在接收到高电平时向图腾柱发送控制信号，以使图腾柱驱动MOS管MOS1维持导通，从而维持母线输入至风机M的电流。
进一步地，所述电压检测电路300还包括二极管D2；所述二极管D2的阴极与所述第三外接电源VCC3连接，所述二极管D2的阳极与所述第五电阻R5的第二端、所述MOS管MOS1的漏极及所述风机M分别连接。
应当理解的是，二极管作为比较器的保护器件，可以有效防止比较器过压，
本实施例通过比较器检测MOS管漏极电压，并由控制芯片通过图腾柱驱动MOS管导通和关断，不仅使得MOS管开关时长可控，而且有效增强了控制芯片驱动MOS管的能力，实现准确快速地关断MOS管，保障了风机系统的安全性。
本发明还提出一种风机限流设备，所述风机限流设备包括如上所述的风机限流电路，所述风机限流设备的风机限流电路的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的风机限流设备采用了上述风机限流电路的技术方案，因此所述风机限流设备具有上述所有的有益效果。
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 (10)

1.一种风机限流电路，其特征在于，包括开关电路、驱动电路和电压检测电路；所述开关电路的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述开关电路的输出端分别与风机、所述电压检测电路的输入端连接，所述电压检测电路的输出端与所述驱动电路的输入端连接；其中，
所述电压检测电路，用于检测所述开关电路的输出端电压，在所述输出端电压大于预设阈值时向所述驱动电路发送第一电平信号；
所述驱动电路，用于在接收到所述第一电平信号时控制所述开关电路断开，以切断输入至所述风机的电流。
2.如权利要求1所述的风机限流电路，其特征在于，所述驱动电路包括控制芯片、第一三极管、第二三极管及第一电阻；其中，
所述第一三极管的集电极与第一外接电源连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极、所述开关电路连接，所述第一三极管的基极经所述第一电阻与所述控制芯片连接；
所述第二三极管的基极经所述第一电阻与所述控制芯片连接，所述第二三极管的集电极接地；
所述控制芯片与所述电压检测电路的输出端连接。
3.如权利要求2所述的风机限流电路，其特征在于，所述开关电路包括MOS管，所述MOS管的源极与母线负极连接，所述MOS管的源极还接地，所述MOS管的漏极分别与所述风机、所述电压检测电路连接，所述MOS管的栅极分别与所述第一三极管的发射极、所述第二三极管的发射极连接。
4.如权利要求3所述的风机限流电路，其特征在于，所述开关电路还包括保护单元，所述保护单元的第一端分别与所述MOS管的栅极、所述驱动电路连接，所述保护单元的第二端接地，所述保护单元用于防止所述MOS管的栅极过压。
5.如权利要求4所述的风机限流电路，其特征在于，所述保护单元包括第二电阻及稳压二极管；所述第二电阻与所述稳压二极管并联，所述第二电阻的第一端与所述MOS管的栅极连接，所述第二电阻的第二端接地。
6.如权利要求5所述的风机限流电路，其特征在于，所述开关电路还包括第一电容；所述第一电容的第一端与所述风机连接，所述第一电容的第二端与所述母线负极连接。
7.如权利要求3至6中任一项所述的风机限流电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容及比较器；其中，
所述第三电阻的第一端接地，所述第三电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端、所述比较器的同相输入端连接，所述第三电阻的第二端还经所述第四电阻与第二外接电源连接；
所述第二电容的第二端分别与所述第五电阻的第一端、所述比较器的反相输入端连接；
所述第五电阻的第二端与所述MOS管的漏极连接；
所述比较器的反相输入端还与所述第六电阻的第一端连接，所述比较器的输出端分别与所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端、所述第一三极管的基极、所述控制芯片连接；
所述第七电阻的第二端与第三外接电源连接。
8.如权利要求7所述的风机限流电路，其特征在于，所述第三电阻及所述第四电阻为可调电阻。
9.如权利要求8所述的风机限流电路，其特征在于，所述电压检测电路还包括二极管；所述二极管的阴极与所述第三外接电源连接，所述二极管的阳极与所述第五电阻的第二端、所述MOS管的漏极及所述风机分别连接。
10.一种风机限流设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一权利要求所述的风机限流电路。
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