CN110985428B - 散热风扇驱动电路及烹饪器具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种散热风扇驱动电路及烹饪器具，该电路包括依次连接的电流采样电路、信号放大电路和驱动电路；所述电流采样电路，用于检测加热器件加热过程中的实时电流；所述信号放大电路，用于对所述电流采样电路检测的实时电流进行信号放大；所述驱动电路，用于根据所述信号放大电路输出的电流信号控制散热风扇的转速。本发明借用电流采样信号对风扇进行驱动，可减少感温包采样电路，减少MUC资源使用，降低功耗，同时实现了风扇转速可调。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种散热风扇驱动电路及烹饪器具。
背景技术
传统的电磁烹饪器具的散热风扇驱动方法通常为采用MCU输出一个开关信号控制。但是这种散热风扇驱动方法只能实现开和关的两种状态，不能实现转速可调，控制不够智能。
为实现散热风扇的转速可调，现有技术通过使用感温包及MUC采样需散热器件温度，根据采集的温度查找对应的转速，并以此控制风机转速，此方法虽可进行转速调节，但需占用更多MCU资源，用户体验较差。
发明内容
本发明提供一种散热风扇驱动电路及烹饪器具，以解决现有散热风扇转速调节控制需占用更多MCU资源的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提出一种散热风扇驱动电路，所述散热风扇驱动电路包括依次连接的电流采样电路、信号放大电路和驱动电路；
所述电流采样电路，用于检测加热器件加热过程中的实时电流；
所述信号放大电路，用于对所述电流采样电路检测的实时电流进行信号放大；
所述驱动电路，用于根据所述信号放大电路输出的电流信号控制散热风扇的转速。
可选地，所述信号放大电路采用独立的运算放大器实现，所述运算放大器的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述驱动电路的控制端连接。
可选地，所述信号放大电路采用MCU实现，所述电流采样电路的输出端与所述MCU的内部运算放大器输入引脚连接，所述驱动电路的控制端与所述MCU的内部运算放大器输出引脚连接。
可选地，所述信号放大电路采用MCU实现，所述电流采样电路的输出端与所述MCU的内部运算放大器输入引脚连接，所述MCU的内部运算放大器输出引脚与所述MCU的AD模块输入引脚连接，实现对实时电流信号的AD采样，所述MCU的PWM模块根据所述AD采样信号生成对应的PWM信号，所述MCU的PWM模块输出引脚与所述驱动电路的控制端连接。
可选地，所述散热风扇驱动电路还包括第一电容，所述第一电容的一端分别与所述MCU的AD模块输入引脚和内部运算放大器输出引脚连接，所述第一电容的另一端接地。
可选地，所述散热风扇驱动电路还包括第二电容和第一电阻，所述第一电阻连接在电流采样电路的输出端与所述信号放大电路的输入端之间，所述第二电容的一端与所述信号放大电路的输入端连接，另一端接地。
可选地，所述散热风扇驱动电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接在所述信号放大电路的输出端与所述驱动电路的控制端之间。
可选地，所述散热风扇驱动电路还包括第三电容，所述第三电容一端与所述驱动电路的控制端连接，所述第三电容的另一端接地。
可选地，所述驱动电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述信号放大电路的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述散热风扇连接，所述三极管Q1的发射极接地。
可选地，所述驱动电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述三极管Q1的基极连接，所述第三电阻的另一端接地。
可选地，所述电流采样电路包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和采样电阻，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的门极与所述MCU的驱动端口连接，所述采样电阻的一端与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极连接，所述采样电阻的另一端接地，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极接入所述加热器件的加热电路。
此外，本发明实施例还提供了一种烹饪器具，包括如上所述的散热风扇驱动电路。
与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：
1、解决现有散热风扇转速不可调、控制不够智能的问题，实现了风扇转速可调；
2、无需占用MUC资源即可实现散热风扇转速可调；
3、智能控制风扇转速，保证元器件温升的同时也可以降低功耗；
4、在低电流(即温升低)时自动降低风扇转速可减少噪音，用户体验更好。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的散热风扇驱动电路的结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的散热风扇驱动电路的电路原理图；
图3为本发明一个实施例提供的散热风扇驱动电路的电路原理图；
图4为本发明一个实施例提供的散热风扇驱动电路的电路原理图；
图5为本发明一个实施例提供的散热风扇驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
在实际应用中，一般的功率器件在导通时，电流越大导通损耗越大，即器件温升会更高，也就是说电流越大需要更好的散热。基于此，本发明实施例提供了一种散热风扇驱动电路，以使用烹饪器具控制电路中自身的电流采样信号作为风扇驱动信号，可以在不用感温包、不占用MCU资源的情况下，能够实现对散热风扇的智能控制。
图1为本发明一个实施例提供的散热风扇驱动电路的结构示意图。如图1所示，该实施例提供的散热风扇驱动电路包括依次连接的电流采样电路10、信号放大电路20和驱动电路30，其中：
所述电流采样电路10，用于检测加热器件加热过程中的实时电流；
所述信号放大电路20，用于对所述电流采样电路检测的实时电流进行信号放大；
所述驱动电路30，与待驱动的散热风扇40连接，用于根据所述信号放大电路输出的电流信号控制散热风扇的转速。
如图1所示，本发明将电流采样信号传输到信号放大模块进行放大，放大倍数可根据实际需求进行适当调整，也可对放大信号进行衰减。本发明将放大后的电流信号作为风扇驱动模块的驱动信号，风扇驱动模块可以根据驱动信号的大小控制风扇转速。风扇驱动模块可通过调节电压、电流或PWM占空比对风扇转速进行控制。
本发明使用电磁烹饪器具系统中的电流采样模块输出的电流采样信号作为风扇驱动信号，因为电流采样模块本身存在电磁烹饪系统中，直接使用电流采样模块的输出信号，所以不需要增加额外的采样电路。
本发明借用电流采样信号对风扇进行驱动，可减少感温包采样电路，减少MUC资源使用，降低功耗，同时实现了风扇转速可调。
在本发明实施例中，所述信号放大电路20可采用多种电路方式实现。
在一个具体实施例中，如图2所示，所述电流采样电路10包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和采样电阻KT1，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极与MCU的驱动端口IGBT-DRIVER连接，所述采样电阻KT1的一端与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极连接，所述采样电阻KT1的另一端接地，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极接入所述加热器件的加热电路。
所述信号放大电路20采用独立的运算放大器实现，所述运算放大器的输入端与所述电流采样电路10的输出端即绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极连接，所述运算放大器的输出端与所述驱动电路30的控制端连接，所述运算放大器的具体实现电路可参见图3所示，包括放大芯片U2-A、电阻R1和电阻R4。
其中，散热风扇驱动电路还包括电容C1和电阻R2，所述电阻R2连接在电流采样电路的输出端即绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极与所述信号放大电路20的输入端之间，所述电容C1的一端与所述信号放大电路20的输入端连接，另一端接地。
所述驱动电路30包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述信号放大电路20的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述散热风扇的负极连接，所述三极管Q1的发射极接地。
具体的，所述驱动电路30中还包括有二极管D1，二极管D1的N级接到电源端VCC，二极管D1的P端接到散热风扇的负级，散热风扇的正级接到电源端VCC。
其中，所述驱动电路30还包括电阻R5，所述电阻R5的一端与所述三极管Q1的基极连接，所述第三电阻的另一端接地。
其中，所述散热风扇驱动电路还包括电阻R3，所述电阻R3连接在所述信号放大电路的输出端与所述驱动电路的控制端即所述三极管Q1的基极之间。
在一个具体实施例中，可使用MCU内部运算放大器，信号接入MUC的AMP_IN引脚，通过放大后在AMP_OUT引脚输出，用于驱动风扇。如图4所示，所述电流采样电路10包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和采样电阻KT1，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极与所述MCU的驱动端口连接，所述采样电阻KT1的一端与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极连接，所述采样电阻的另一端接地，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极接入所述加热器件的加热电路。
所述信号放大电路20采用MCU实现，所述电流采样电路10的输出端即绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极与所述MCU的内部运算放大器输入引脚AMP_IN连接，所述驱动电路30的控制端与所述MCU的内部运算放大器输出引脚AMP_OUT连接。
其中，散热风扇驱动电路还包括电容C1和电阻R2，所述电阻R2连接在电流采样电路的输出端即绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极与所述信号放大电路20的输入端之间，所述电容C1的一端与所述信号放大电路20的输入端连接，另一端接地。
所述驱动电路30包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述信号放大电路20的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述散热风扇的负极连接，所述三极管Q1的发射极接地。
具体的，所述驱动电路30中还包括有二极管D1，二极管D1的N级接到电源端VCC，二极管D1的P端接到散热风扇的负级，散热风扇的正级接到电源端VCC。
其中，所述驱动电路30还包括电阻R5，所述电阻R5的一端与所述三极管Q1的基极连接，所述第三电阻的另一端接地。
其中，所述散热风扇驱动电路还包括电阻R3，所述电阻R3连接在所述信号放大电路的输出端与所述驱动电路的控制端即所述三极管Q1的基极之间。
其中，所述散热风扇驱动电路还包括电容C2，所述电容C2一端与所述驱动电路30的控制端即所述三极管Q1的基极连接，另一端接地。
在一个具体实施例中，可使用MCU内部运算放大器，信号接入MUC的AMP_IN引脚，通过放大后在AMP_OUT引脚输出，输出后的信号接入到MCU的ADC_IN引脚，MCU对其进行AD采样，获取得到具体的电流值，根据获取到的电流值，输出PWM信号，用于风扇的控制。如图5所示，所述电流采样电路10包括绝缘栅双极型晶体管IGBT1和采样电阻KT1，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的门极与所述MCU的驱动端口连接，所述采样电阻KT1的一端与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极连接，所述采样电阻的另一端接地，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT1的集电极接入所述加热器件的加热电路。
所述信号放大电路20采用MCU实现，所述电流采样电路10的输出端即绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极与所述MCU的内部运算放大器输入引脚AMP_IN连接，所述MCU的内部运算放大器输出引脚AMP_OUT与所述MCU的AD模块输入引脚ADC_IN连接，实现对实时电流信号的AD采样，所述MCU的PWM模块根据所述AD采样信号生成对应的PWM信号，所述MCU的PWM模块输出引脚PWM_OUT与所述驱动电路的控制端连接。
进一步地，所述散热风扇驱动电路还包括电容C3，所述电容C3的一端分别与所述MCU的AD模块输入引脚ADC_IN和内部运算放大器输出引脚AMP_OUT连接，所述电容C3的另一端接地。
其中，散热风扇驱动电路还包括电容C1和电阻R2，所述电阻R2连接在电流采样电路的输出端即绝缘栅双极型晶体管IGBT1的发射极与所述信号放大电路20的输入端之间，所述电容C1的一端与所述信号放大电路20的输入端连接，另一端接地。
所述驱动电路30包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述信号放大电路20的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述散热风扇的负极连接，所述三极管Q1的发射极接地。
具体的，所述驱动电路30中还包括有二极管D1，二极管D1的N级接到电源端VCC，二极管D1的P端接到散热风扇的负级，散热风扇的正级接到电源端VCC。
其中，所述驱动电路30还包括电阻R5，所述电阻R5的一端与所述三极管Q1的基极连接，所述第三电阻的另一端接地。
其中，所述散热风扇驱动电路还包括电阻R3，所述电阻R3连接在所述信号放大电路的输出端与所述驱动电路的控制端即所述三极管Q1的基极之间。
本发明实施例中，流过绝缘栅双极型晶体管IGBT1的电流会在KT1上产生一个电压信号，该电压信号即为电流检测信号，该部分为电流检测模块。使用运算放大器AMP对电流检测信号进行放大，该部分为信号放大模块。放大之后的信号可用于驱动三极管Q1，三极管Q1根据驱动信号的大小控制流过风扇电流的大小，从而控制风扇转速的大小。
因部分电磁烹饪器具专用的MCU内部自带运算放大器，且电流检测信号需要送到MCU内进行处理，因此可使用MCU内部的运算放大器，这可以减少外部运算放大器的使用。
为了更准确地对风扇进行控制，可对上述MCU内部运算放大器放大之后的电流信号进行AD采样，MCU根据AD值输出一个风扇驱动信号，该驱动信号可调整风扇转速，该方法适用于PWM占空比、频率调整转速的风扇。
此外，本发明实施例还提供了一种烹饪器具，包括如上任一实施例所述的散热风扇驱动电路，具体的，可以参考图2～图5所示散热风扇驱动电路。
与现有技术相比，本发明技术方案主要的优点如下：
1、解决现有散热风扇转速不可调、控制不够智能的问题，实现了风扇转速可调；
2、无需占用MUC资源即可实现散热风扇转速可调；
3、智能控制风扇转速，保证元器件温升的同时也可以降低功耗；
4、在低电流(即温升低)时自动降低风扇转速可减少噪音，用户体验更好。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种散热风扇驱动电路，其特征在于，包括依次连接的电流采样电路、信号放大电路和驱动电路；
所述电流采样电路，用于检测加热器件加热过程中的实时电流；
所述信号放大电路，用于对所述电流采样电路检测的实时电流进行信号放大；
所述驱动电路，用于根据所述信号放大电路输出的电流信号控制散热风扇的转速。
2.如权利要求1所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述信号放大电路采用独立的运算放大器实现，所述运算放大器的输入端与所述电流采样电路的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述驱动电路的控制端连接。
3.如权利要求1所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述信号放大电路采用MCU实现，所述电流采样电路的输出端与所述MCU的内部运算放大器输入引脚连接，所述驱动电路的控制端与所述MCU的内部运算放大器输出引脚连接。
4.如权利要求1所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述信号放大电路采用MCU实现，所述电流采样电路的输出端与所述MCU的内部运算放大器输入引脚连接，所述MCU的内部运算放大器输出引脚与所述MCU的AD模块输入引脚连接，实现对实时电流信号的AD采样，所述MCU的PWM模块根据所述AD采样信号生成对应的PWM信号，所述MCU的PWM模块输出引脚与所述驱动电路的控制端连接。
5.如权利要求4所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述散热风扇驱动电路还包括第一电容，所述第一电容的一端分别与所述MCU的AD模块输入引脚和内部运算放大器输出引脚连接，所述第一电容的另一端接地。
6.如权利要求1-4任一项所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述散热风扇驱动电路还包括第二电容和第一电阻，所述第一电阻连接在电流采样电路的输出端与所述信号放大电路的输入端之间，所述第二电容的一端与所述信号放大电路的输入端连接，另一端接地。
7.如权利要求1-4任一项所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述散热风扇驱动电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接在所述信号放大电路的输出端与所述驱动电路的控制端之间。
8.如权利要求7所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述散热风扇驱动电路还包括第三电容，所述第三电容一端与所述驱动电路的控制端连接，所述第三电容的另一端接地。
9.如权利要求1所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的基极与所述信号放大电路的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述散热风扇连接，所述三极管Q1的发射极接地。
10.如权利要求9所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述三极管Q1的基极连接，所述第三电阻的另一端接地。
11.如权利要求3或4所述的散热风扇驱动电路，其特征在于，所述电流采样电路包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和采样电阻，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的门极与所述MCU的驱动端口连接，所述采样电阻的一端与所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极连接，所述采样电阻的另一端接地，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的集电极接入所述加热器件的加热电路。
12.一种烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的散热风扇驱动电路。
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