CN115450944A - 一种单相无刷直流风扇控制方法 - Google Patents

一种单相无刷直流风扇控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及单相无刷直流风扇技术领域,公开了一种单相无刷直流风扇控制方法，在实际使用时，本发明通过在单相无刷直流风扇进入死区区间前或者在出现异常事件停转前，通过提前向H桥驱动电路中的功率管输入占空比逐渐降低的斩波信号，可以消除母线电压上的毛刺，避免母线电压过高，从而使风扇运行更加稳定，而且不用额外改变单相无刷直流风扇的硬件电路，减少了成本。

Description

一种单相无刷直流风扇控制方法
技术领域
本发明涉及单相无刷直流风扇技术领域，具体涉及一种单相无刷直流风扇控制方法。
背景技术
无刷直流风扇属于无刷直流电机的一种应用，由于其具有寿命长、转速高等优点，被逐渐使用于各种散热或需要空气流通的场合。无刷直流风扇按照相数不同分为单相无刷直流风扇和三相无刷直流风扇，与三相无刷直流风扇相比，单相无刷直流风扇的器件更少、成本更低，在空间或成本有限的情况下，单相无刷直流风扇更具有优势。
常见的单相无刷直流风扇包括一个单相外转子永磁无刷直流电机和扇叶。电机包括单相绕组的定子、永磁转子、霍尔传感器和控制电路四部分组成。其中霍尔传感器在外转子磁场极性为N或S时分别输出不同电平状态的信号，控制电路根据该霍尔传感器的输出信号在一个电周期(360°电角度)中分为两个180°电角度来驱动转子。另外出于成本和空间的考虑，定子的绕组一般使用单绕组方式，该方式下需要采用如图1所示的由四个功率管组成的H桥驱动电路来驱动永磁转子，具体驱动过程如下：
控制电路首先判断霍尔传感器的值，根据霍尔传感器的值导通功率管Q1和功率管Q4或者导通功率管Q2和功率管Q3，扇叶转动；经过半个电周期，霍尔传感器的值变化，控制电路导通另外两个功率管Q2和功率管Q3或者导通功率管Q1和功率管Q4，然后绕组产生的电磁场继续推动扇叶转动，如此反复下，扇叶持续转动。理想情况下功率管Q1、功率管Q2以及功率管Q3、功率管Q4完全互补，不会因功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4同时导通而导致短路烧坏功率管，但实际情况为功率管打开和关闭都有一定的打开时间和关闭时间，为了避免功率管Q1～功率管Q4同时导通，需要在切换功率管时加上一定时间的死区时间。在死区时间中功率管Q1～功率管Q4截止，但扇叶依然在转动，这个过程中电机处于发电状态，而绕组线圈没有回路，没有电流流过，线圈中的电势会叠加到母线电压上。对于扇叶较大较重的风扇，在风扇启动阶段，需要使用更大的启动占空比去推动扇叶转动，此时电流也就更大，在死区时间电流突降为0，也会导致母线电压出现毛刺。另外，在风扇产生异常事件停转时，例如母线电压过高时触发OVP事件，或者堵转事件都会截断输出，如果单纯的截断功率管，母线电压立即升高，甚至可能超过功率管或电容的耐压值，对器件造成永久性损坏。
为了避免母线电压过高，现有解决方法都是通过改变硬件电路来解决降低母线电压。例如使用价格更高的固态电容，并增加电容容值，使母线电压更平稳。但是这种方法成本更高，同时当接通电源时，此电容充电可能带来一个较高的瞬间电流尖峰。又或者在功率管Q1～功率管Q4的两端加上二极管来续流。而这种方法同样需要增加成本，并且对于某些小型风扇来说，PCB空间放不下这些二极管。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种单相无刷直流风扇控制方法，通过改变功率管Q1～功率管Q4的控制过程来降低母线电压，消除母线电压上的毛刺，降低风扇损坏的可能性，使风扇运行稳定。
为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种单相无刷直流风扇控制方法，包括
H桥驱动电路，被配置于驱动所述单相无刷直流风扇的转子转动，包括功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4，所述功率管Q1的输入端和功率管Q3的输入端电连接，所述功率管Q1的输出端与功率管Q2的输入端电连接，所述功率管Q3的输出端与功率管Q4的输入端电连接，所述功率管Q2的输出端与功率管Q4的输出端电连接；
检测单元，被配置于检测转子磁场极性；
主控单元，被配置于接收检测单元的输出信号和控制功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4的通断；在单相无刷直流风扇位于死区区间时，主控单元驱动功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4关断；还包括如下步骤：
S1：设置单相无刷直流风扇的启动方式；如果单相无刷直流风扇已经转动，则按照方式一启动；如果单相无刷直流风扇处于静止状态，则按照方式二启动；
方式一：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第一驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一斩波信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第二驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二斩波信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；
方式二：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第三驱动信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断，主控单元先向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一PWM信号，然后输入第三斩波信号，所述第三斩波信号的占空比逐渐降低；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第四驱动信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断，主控单元先向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二PWM信号，然后输入第四斩波信号，所述第四斩波信号的占空比逐渐降低；
S2：判断单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态，如果是则进入步骤S3；
S3：根据检测单元的输出的检测信号的电平状态时间计算单相无刷直流风扇的当前换相周期，并根据所述当前换相周期计算后一个换相周期的死区区间，将死区区间的前端点前移N微秒得到变化点；
在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第五驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第三PWM信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第五斩波信号；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第六驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第四PWM信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第六斩波信号。
在某种实施方式中，所述第一斩波信号的占空比和第二斩波信号的占空比逐渐增大。
在某种实施方式中，所述第一PWM信号的周期和第三斩波信号的周期相同；所述第二PWM信号的周期和第四斩波信号的周期相同；所述第三PWM信号的周期和第五斩波信号的周期相同；所述第四PWM信号的周期和第六斩波信号的周期相同。
在某种实施方式中，所述第五斩波信号的占空比和第六斩波信号的占空比逐渐降低。
在某种实施方式中，步骤S3中检测单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态的过程如下：主控单元对检测单元输出的检测信号的电平变化次数进行计数，在计数值大于等于判定阈值时，单相无刷直流风扇进入到稳态工作状态。
在某种实施方式中，步骤S1中检测单相无刷直流风扇当前是否转动的过程如下：当检测单元向主控单元输入两种电平状态的检测信号时，单相无刷直流风扇处于转动状态，当检测单元向主控单元输入一种电平状态的检测信号时，单相无刷直流风扇处于静止状态。
在某种实施方式中，所述第一电平状态为高电平状态，所述第二电平状态为低电平状态。
在某种实施方式中，本发明还包括对单相无刷直流风扇进行防堵转保护，在单相无刷直流风扇出现堵转时，逐渐降低输入到所述功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端的信号的占空比，逐渐降低输入到所述功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端的信号的占空比。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：本发明通过在单相无刷直流风扇进入死区区间前或者在出现异常事件停转前，通过提前向H桥驱动电路中的功率管输入占空比逐渐降低的斩波信号，可以消除母线电压上的毛刺，避免母线电压过高，从而使风扇运行更加稳定，而且不用额外改变单相无刷直流风扇的硬件电路，减少了成本。
附图说明
图1为现有单相无刷直流风扇的转子驱动的结构示意图；
图2为第一驱动信号、第一斩波信号、第二驱动信号和第二斩波信号在检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的波形图；
图3为第三驱动信号、第一PWM驱动信号、第三斩波信号、第四驱动信号、第二PWM驱动信号和第四斩波信号在检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的波形图；
图4为第五驱动信号、第三PWM驱动信号、第五斩波信号、第六驱动信号、第四PWM信号和第六斩波信号在检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的波形图；
图5为现有单相无刷直流风扇启动时的检测单元的输出信号、母线电压和母线电流的仿真波形图；
图6为采用本发明时单相无刷直流风扇在静止状态下启动时的检测单元的输出信号、母线电压和母线电流的仿真波形图；
图7为现有单相无刷直流风扇在稳态工作状态时的检测单元的输出信号、母线电压和母线电流的仿真波形图；
图8为采用本发明时单相无刷直流风扇在稳态工作状态时的检测单元的输出信号、母线电压和母线电流的仿真波形图；
图9为现有单相无刷直流风扇在堵转时立即截断功率管时的检测单元的输出信号、母线电压和母线电流的仿真波形图；
图10为采用本发明时单相无刷直流风扇在堵转时的检测单元的输出信号、母线电压和母线电流的仿真波形图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种单相无刷直流风扇控制方法，包括
H桥驱动电路，被配置于驱动所述单相无刷直流风扇的转子转动，包括功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4，所述功率管Q1的输入端和功率管Q3的输入端电连接，所述功率管Q1的输出端与功率管Q2的输入端电连接，所述功率管Q3的输出端与功率管Q4的输入端电连接，所述功率管Q2的输出端与功率管Q4的输出端电连接；其中功率管Q1和功率管Q3是PMOS管，功率管Q2和功率管Q4是NMOS管；以功率管Q1为例，功率管Q1的输入端是功率管Q1的源极，功率管Q1的输出端是其漏极，功率管Q1的控制端是其栅极；以功率管Q2为例，功率管Q2的输入端是其漏极，功率管Q2的输出端是其源极，功率管Q2的控制端是其栅极；
检测单元，被配置于检测转子磁场极性；
主控单元，被配置于接收检测单元的输出信号和通过脉冲调制电路控制功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4的通断；在单相无刷直流风扇位于死区区间时，主控单元驱动功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4关断；还包括如下步骤：
S1：设置单相无刷直流风扇的启动方式；如果单相无刷直流风扇已经转动，则按照方式一启动；如果单相无刷直流风扇处于静止状态，则按照方式二启动；
方式一：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第一驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一斩波信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第二驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二斩波信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；
其中第一电平状态为高电平状态，第二电平状态为低电平状态；检测单元为霍尔传感器；
示意性的，在检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的时间段内，第一驱动信号、第一斩波信号、第二驱动信号和第二斩波信号的波形如图2所示，图2中DT1为死区区间，第一斩波信号和第二斩波信号共有四个周期，在后面的周期中，第一斩波信号的高电平持续时间都在不断增加，第二斩波信号的高电平持续时间大于第一斩波信号的高电平持续时间；需要注意的是，在第一斩波信号和第二斩波信号的每个对应周期中，第二斩波信号在每个周期中的占空比大于等于第一斩波信号在对应周期的占空比，例如第二斩波信号在第一个周期中的占空比大于第一斩波信号在第一个周期中的占空比。直至风扇达到预定转速。
对于本领域技术人员来说，检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的时间为一个换相周期，以相邻的两个换相周期为例，相邻两个换相周期中的第一斩波信号的波形可以相同也可以不同，在相关两个换相周期中的第一斩波信号的波形不同时，只需让后一个换相周期中的第一斩波信号在每个周期中的占空比逐渐增加即可，同样的，第二斩波信号在相邻两个换相周期中的波形可以相同也可以不同，在相邻两个换相周期中的第二斩波信号的波形不同时，只需让后一个换相周期中的第二斩波信号在每个周期中的占空比逐渐增加即可；
方式二：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第三驱动信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断，主控单元先向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一PWM信号，然后输入第三斩波信号，所述第三斩波信号的占空比逐渐降低；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第四驱动信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断，主控单元先向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二PWM信号，然后输入第四斩波信号，所述第四斩波信号的占空比逐渐降低；
示意性的，在检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的时间段内，第三驱动信号、第一PWM驱动信号、第三斩波信号、第四驱动信号、第二PWM驱动信号和第四斩波信号的波形如图3所示，在图3中，第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号均有两个周期，第三斩波信号和第四斩波信号均有两个周期，第三斩波信号和第四斩波信号的高电平持续时间逐渐降低；
同样的，相邻两个换相周期中的第三斩波信号的波形可以相同也可以不同，在相关两个换相周期中的第三斩波信号的波形不同时，只需让后一个换相周期中的第三斩波信号在每个周期中的占空比逐渐降低即可，第四斩波信号在相邻两个换相周期中的波形可以相同也可以不同，在相邻两个换相周期中的第四斩波信号的波形不同时，只需让后一个换相周期中的第四斩波信号在每个周期中的占空比逐渐降低即可；
S2：判断单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态，如果是则进入步骤S3；其中单相无刷直流风扇进入到稳态工作状态是指其转速稳定，不发生变化或者转速变化在预计范围内；
S3：根据检测单元的输出的检测信号计算单相无刷直流风扇的当前换相周期，并根据所述当前换相周期计算后一个换相周期的死区区间，将死区区间的前端点前移N微秒得到变化点；其中单相无刷直流风扇的当前换相周期是指检测单元输出相邻的第一电平状态的检测信号的时间和第二电平状态的检测信号的时间之和；
在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第五驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第三PWM信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第五斩波信号；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第六驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第四PWM信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第六斩波信号。
示意性的，在检测单元输出一个连续的第一电平状态的检测信号和第二电平状态的检测信号的时间段内，第五驱动信号、第三PWM驱动信号、第五斩波信号、第六驱动信号、第四PWM信号和第六斩波信号的波形如图4所示，在图4中，第三PWM驱动信号和第四PWM驱动信号均有两个周期，第五斩波信号和第六斩波信号均有两个周期，第三斩波信号和第四斩波信号的高电平持续时间逐渐降低。
需要注意的是，图2、图3和图4中的波形仅为示意，并不是限制性的，可以根据实际需求设置PWM信号的频率大小和斩波信号的周期长短。
本实施例中，为便于实施，第一PWM信号的周期和第三斩波信号的周期相同；第二PWM信号的周期和第四斩波信号的周期相同；第三PWM信号的周期和第五斩波信号的周期相同；第四PWM信号的周期和第六斩波信号的周期相同。第一PWM信号的周期、第二PWM信号的周期、第三PWM信号的周期和第四PWM信号的周期也相同。
本实施例中，步骤S3中检测单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态的过程如下：主控单元对检测单元输出的检测信号的电平变化次数进行计数，在计数值大于等于判定阈值时，单相无刷直流风扇进入到稳态工作状态。其中判定阈值可以实际需求设置。
本实施例中，步骤S1中检测单相无刷直流风扇当前是否转动的过程如下：当检测单元向主控单元输入两种电平状态的检测信号时，单相无刷直流风扇处于转动状态，当检测单元向主控单元输入一种电平状态的检测信号时即输入到主控单元的检测信号在判断时间内都不发生变化时，单相无刷直流风扇处于静止状态。
本实施例中，本发明还包括对单相无刷直流风扇进行防堵转保护，在单相无刷直流风扇出现堵转时，在功率管Q2和功率管Q3不导通时，逐渐降低输入到所述功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端的信号的占空比；在功率管Q1和功率管Q4不导通时，逐渐降低输入到所述功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端的信号的占空比。
以控制8038的散热风扇为例，该散热风扇的额定电压为12V，工作电压在6V-17V之间，控制单元使用航天民芯的型号为MT32F006的控制芯片，该控制芯片是Cortex-M0内核的32位微控制器，CPU运行频率可以达到96MHZ，工作电压2.0V～5.5V，工作温度-40℃～105℃。同时芯片还可提供高达6KV的ESD特性(HBM)。另外还包括Timer，UART，SPI，I2C，PWM，Motor-PWM，ADC，模拟比较器等外设。
如图5所示，图5中的通道1为检测单元输出的检测信号波形，通道2为母线电压波形，通道4为母线电流波形，从图3中可以得到，在散热风扇启动时，如果主控单元不在换相之前输出占空比逐渐降低的斩波信号，母线电压有较大毛刺，电流波形正常。而在死区之前加上四个占空比逐渐降低的斩波信号后，如图6所示，母线电压毛刺消失。
当散热风扇转速提高后，散热风扇运行在稳态工作状态，此时相邻两个换相周期可以认为近似相等，当不在死区区间之前输出占空比逐渐降低的斩波信号时，如图7所示，母线电压存在毛刺，而如果在死区区间之前输出占空比逐渐降低的斩波信号时，如图8所示，母线电压的毛刺得到消除。
当散热风扇堵转时，如果立即截断功率管，如图9所示，母线电压反弹，存在可能损坏元器件的风险。而采用本发明在功率管截断之前，降低输入到功率管的控制端的信号的占空比，如图10所示，母线电压毛刺消失；其中输入到功率管的控制端的信号为斩波信号。
综上，本发明通过在单相无刷直流风扇进入死区区间前或者在出现异常事件停转前，通过提前向H桥驱动电路中的功率管输入占空比逐渐降低的斩波信号，可以消除母线电压上的毛刺，避免母线电压过高，从而使风扇运行更加稳定，而且不用额外改变单相无刷直流风扇的硬件电路，减少了成本。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种单相无刷直流风扇控制方法，包括
H桥驱动电路，被配置于驱动所述单相无刷直流风扇的转子转动，包括功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4，所述功率管Q1的输入端和功率管Q3的输入端电连接，所述功率管Q1的输出端与功率管Q2的输入端电连接，所述功率管Q3的输出端与功率管Q4的输入端电连接，所述功率管Q2的输出端与功率管Q4的输出端电连接；
检测单元，被配置于检测转子磁场极性；
主控单元，被配置于接收检测单元的输出信号和控制功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4的通断；在单相无刷直流风扇位于死区区间时，主控单元驱动功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4关断；其特征在于，包括如下步骤：
S1：设置单相无刷直流风扇的启动方式；如果单相无刷直流风扇已经转动，则按照方式一启动；如果单相无刷直流风扇处于静止状态，则按照方式二启动；
方式一：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第一驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一斩波信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第二驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二斩波信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；
方式二：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第三驱动信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断，主控单元先向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一PWM信号，然后输入第三斩波信号，所述第三斩波信号的占空比逐渐降低；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第四驱动信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断，主控单元先向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二PWM信号，然后输入第四斩波信号，所述第四斩波信号的占空比逐渐降低；
S2：判断单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态，如果是则进入步骤S3；
S3：根据检测单元输出的检测信号计算单相无刷直流风扇的当前换相周期，并根据所述当前换相周期计算后一个换相周期的死区区间，将死区区间的前端点前移N微秒得到变化点；
在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第五驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第三PWM信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第五斩波信号；
在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第六驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第四PWM信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第六斩波信号。
2.根据权利要求1所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，其特征在于，所述第一斩波信号的占空比和第二斩波信号的占空比逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，所述第一PWM信号的周期和第三斩波信号的周期相同；所述第二PWM信号的周期和第四斩波信号的周期相同；所述第三PWM信号的周期和第五斩波信号的周期相同；所述第四PWM信号的周期和第六斩波信号的周期相同。
4.根据权利要求1或3所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，所述第五斩波信号的占空比和第六斩波信号的占空比逐渐降低。
5.根据权利要求1所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，其特征在于，步骤S2中检测单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态的过程如下：主控单元对检测单元输出的检测信号的电平变化次数进行计数，在计数值大于等于判定阈值时，单相无刷直流风扇进入到稳态工作状态。
6.根据权利要求1所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，其特征在于，步骤S1中检测单相无刷直流风扇当前是否转动的过程如下：当检测单元向主控单元输入两种电平状态的检测信号时，单相无刷直流风扇处于转动状态，当检测单元向主控单元输入一种电平状态的检测信号时，单相无刷直流风扇处于静止状态。
7.根据权利要求1所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，其特征在于，所述第一电平状态为高电平状态，所述第二电平状态为低电平状态。
8.根据权利要求1所述的一种单相无刷直流风扇控制方法，其特征在于，还包括对单相无刷直流风扇进行防堵转保护，在单相无刷直流风扇出现堵转时，逐渐降低输入到所述功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端的信号的占空比，逐渐降低输入到所述功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端的信号的占空比。
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CN116232161A (zh) * 2023-04-03 2023-06-06 西安航天民芯科技有限公司 一种基于mt32f006的无感foc高速电机控制装置和方法

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