CN1581671A - 散热风扇的脉宽调制转换控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种散热风扇的脉宽调制转换控制系统，包括脉宽调制信号输入端、转换单元、驱动电路，其中该脉宽调制信号输入端供脉宽调制信号输入，转换单元接收不同脉宽调制信号并依据脉宽调制信号的工作周期转换成不同电平的模拟电压信号传送至驱动电路，以使该驱动电路依据不同电平的模拟电压信号控制风扇马达的转速变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热风扇的脉宽调制转换控制系统，将脉宽调制信号转换成模拟电压信号以控制风扇马达转速。
背景技术
一般传统的脉宽调制信号控制散热风扇的转动是利用脉宽调制信号控制散热风扇马达内的线圈绕组的导通时间，依照不同工作周期(DUTY CYCLE)达到不同转速的控制目的，但是利用脉宽调制信号直接控制风扇转速其振幅、频率及工作周期(DUTY CYCLE)等变量皆会影响风扇马达的转速。
图1示出了一种传统电路，如图所示，包含有逆压保护二极管101、霍尔组件102、驱动组件103、第一晶体管104、第二晶体管105、第一电阻106、第二电阻107、第三电阻108及第一马达绕组109、第二马达绕组120、第四电阻121、第五电阻122及第三晶体管123、第四晶体管124，该霍尔组件102、驱动组件103、第一晶体管104、第二晶体管105、第一电阻106、第二电阻107、第三电阻108及第一马达绕组109、第二马达绕组120组成驱动电路10。
当电源导通后经由逆压保护二极管101加至电路后，驱动电路10的霍尔组件102检测转子的磁极变化产生正电压H+及负电压H-输出至驱动组件103，经由驱动组件103将前述电压转换成控制信号源透过第一输出端OUT1及第二输出端OUT2输出至第一晶体管104及第二晶体管105，一脉宽调制信号输入端PWM经过第四电阻121第五电阻122及第三晶体管123第四晶体管124的集极，切断驱动组件103的第一输出端OUT1及第二输出端OUT2的控制信号源，以控制连接于第一晶体管104及第二晶体管105的集极的第一马达绕组109及第二马达绕组120，进而控制风扇马达的转速变化。
图2示出了第二种传统电路，包含有逆压保护二极管201、霍尔组件202、驱动组件203、第一晶体管204、第二晶体管205、第一电阻206、第二电阻207、第三电阻208及第一马达绕组209、第二马达绕组220、第四电阻221、及第三晶体管222，其中该霍尔组件202、驱动组件203、第一晶体管204、第二晶体管205、第一电阻206、第二电阻207、第三电阻208及第一马达绕组209、第二马达绕组220系组成驱动电路20，一脉宽调制信号输入端PWM经第四电阻221及第三晶体管222连接驱动组件203的控制输入端ST，藉由脉宽调制信号周期性变化，改变脉调制信号的工作周期(DUTY CYCLE)控制驱动电路20产生开关作动时间，以控制第一马达绕组218、第二马达绕组219的电源功率，进而控制风扇马达的转速变化。
图3示出了第三种传统电路，如图所示，一逆压保护二极管301、霍尔组件302、驱动组件303、第一晶体管304、第二晶体管305、第一电阻306、第二电阻307、第三电阻308及第一马达绕组309、第二马达绕组320组成驱动电路30，一脉宽调制信号输入端PWM经过第四电阻321及第三晶体管322控制输入电源的开和关，使连接于第一晶体管304及第二晶体管305集极的第一马达绕组309及第二马达绕组320驱动进而控制风扇马达的转速。
上述利用脉宽调制信号直接控制风扇马达有下列缺点：
1.脉宽调制信号频率变动范围过大，造成风扇马达的速度变动率随着频率的变动而忽大或忽小；
2.脉宽调制信号的固定工作周期(DUTY CYCLE)，不容易达到所欲设定的风扇马达的转速值及转速的变化范围；
3.脉宽调制信号频率过低时(低于20KHZ)会产生电气噪音。
发明内容
本发明的目的是提供一种散热风扇的脉宽调制转换控制系统，其转换单元依据输入的脉宽调制信号的工作周期产生模拟电压信号控制风扇马达转速。
其中，经转换后的模拟电压信号藉由转换单元的电阻调配，设定输出模拟电压信号的高、低电平以调整风扇马达的高、低转速。
其中，将转换后的模拟电压信号经由转换单元的电阻值调配，设定模拟电压信号的变化量以增加或缩小脉宽调制的控制范围。
其中，将脉宽调制信号转换成模拟电压信号，减少脉宽调制信号产生的频率变动造成风扇马达的转速偏移及低频时造成的电气噪音。
本发明的散热风扇的脉宽调制转换控制系统，应用于风扇马达，其特征在于包括：一脉宽调制输入端，供脉宽调制信号输入；一转换单元，连接脉宽调制输入端，并依脉宽调制信号的工作周期转换成不同电平的模拟电压信号；一驱动电路，依据不同电平的模拟电压信号控制风扇马达的转速。
下面将结合附图以具体实例说明本发明的上述目的及其结构与功能上的特性。
附图说明
图1是第一种传统电路示意图；
图2是第二种传统电路示意图；
图3是第三种传统电路示意图；
图4是本发明较佳实施例的电路示意图；
图5a是本发明脉宽调制信号输入波形图；
图5b是本发明脉宽调制信号经模拟电路转换后的波形；
图5c是本发明经转换过的信号波形经过电容产生直流电平的波形；
图6是不同脉宽调制信号经模拟电路转换成模拟电压信号的输出电压对照表。
附图标记说明：10驱动电路；101逆压保护二极管；102霍尔组件；103驱动组件；104第一晶体管；105第二晶体管；106第一电阻；107第二电阻；108第三电阻；109第一马达绕组；120第二马达绕组；121第四电阻；122第五电阻；123第三晶体管；124第四晶体管；20驱动电路；201逆压保护二极管；202霍尔组件；203驱动组件；204第一晶体管；205第二晶体管；206第一电阻；207第二电阻；208第三电阻；209第一马达绕组；220第二马达绕组；221第四电阻；222第三晶体管；30驱动电路；301逆压保护二极管；302霍尔组件；303驱动组件；304第一晶体管；305第二晶体管；306第一电阻；307第二电阻；308第三电阻；309第一马达绕组；320第二马达绕组；321第四电阻；322第三晶体管；40驱动电路；401逆压保护二极管；402霍尔组件；403驱动组件；404第二晶体管；405第三晶体管；409第一马达绕组；420第二马达绕组；421第二电容；426第一电容；427第一晶体管；R1第一电阻；R2第二电阻；R3第三电阻；R4第四电阻；R5第五电阻；R6第六电阻；R7第七电阻；OUT1第一输出端；OUT2第二输出端；ST控制输出端；PWM脉宽调频信号输入端；H+正电压；H-负电压。
具体实施方式
本发明是一种散热风扇的脉宽调制转换控制系统，请参阅图4所示的本发明较佳实施例，如图所示，本发明包括逆压保护二极管401、霍尔组件402、驱动组件403、第二晶体管404、第三晶体管405、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7及第一马达绕组409、第二马达绕组420、第二电容421、第四电阻R4、第三电阻R3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容426、第一晶体管427，其中该霍尔组件402、驱动组件403、第二晶体管404、第三晶体管405、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7及第一马达绕组409、第二马达绕组420、第二电容421组成驱动电路40，当电源导通后经由逆压保护二极管401加至电路后，驱动电路40的霍尔组件402检测转子的磁极变化，产生正电压H+及负电压H-输出至驱动组件403。
一脉宽调制输入端PWM连接一转换单元，其中该转换单元是一模拟电路41，而该模拟电路41由第四电阻R4、第三电阻R3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容426、第一晶体管427组成，该脉宽调制信号经过模拟电路41转换成一模拟电压信号输出至驱动组件403以驱动连接于第二晶体管404及第三晶体管405集极的第一马达绕组409及第二马达绕组420，进而控制风扇马达的转速。
请再参阅图4、图5a、图5b、图5c，当脉宽调制信号经过模拟电路41时，按照输入的脉宽调制信号(如图5a所示)的工作周期(DUTY CYCLE)转换成不同电平的模拟电压信号，并可经由模拟电路41的第三电阻R3、第一电阻R1、第二电阻R2的调配设定输出的模拟电压信号的高电平及低电平后(如图5b所示)，再经过第一电容426滤波产生高、低直流电平电压(如图5c所示)，进而设定风扇马达的高、低转速，同时可进一步调整增加或缩小模拟电压信号的变化量，进而影响输入的脉宽调制信号的控制范围。
图4、图6为本发明的应用不同频率的脉宽调制信号经过模拟电路41转换后输出模拟电压信号对照表，其中，输入电源为5V而其模拟电路41的第一电阻R1的电阻值为5.1kΩ、第二电阻R2的电阻值为12kΩ、第三电阻R3的电阻值为1.2kΩ，当三种不同频率25KHZ、1KHZ、100KHZ的脉宽调制信号在经过模拟电路41的第一电阻R1第二电阻R2第三电阻R3后，在不同的工作周期(DUTY CYCLE)其输出模拟电压信号高、低电平值接近，再藉由输出的模拟电压信号控制风扇马达转速，大大减少脉宽调制信号的频率变动造成的误差产生风扇马达转速偏移的现象。
综上所述，本发明的散热风扇的脉宽调制转换控制系统具有以下各项优点：
1.经模拟电路41转换后输出的模拟电压信号，大大减少因脉宽调制信号的频率变动造成的误差产生风扇马达转速偏移，即脉宽调制信号在控制风扇马达转速时，受到脉宽调制信号的工作周期(DUTY CYCLE)的变化影响较大；
2.经转换后的模拟电压信号可经由模拟电路41的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的调配，设定输出模拟电压信号的高、低电平，进而容易设定风扇马达的最高转速与最低转速；
3.经转换后的模拟电压信号可经由模拟电路41的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的调配，设定输出模拟电压信号的高、低电平，以调整增加或缩小输出的模拟电压信号的变化量，而当模拟电压信号的变化量增加或缩小时，即可增加或缩小输入的脉宽调制信号的控制范围；
4.脉宽调制信号经转换后成一类电压信号，改善了长期以来脉宽调制信号中的不良变量，如频率变动造成风扇马达的转速偏移及低频时产生的电气噪音。
以上所述仅为本发明的较佳可行的实施例，凡利用本发明上述的方法、形状、构造、装置所为的变化，皆应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种散热风扇的脉宽调制转换控制系统，应用于风扇马达，其特征在于包括：
一脉宽调制输入端，供脉宽调制信号输入；
一转换单元，连接脉宽调制输入端，并依脉宽调制信号的工作周期转换成不同电平的模拟电压信号；
一驱动电路，依据不同电平的模拟电压信号控制风扇马达的转速；
其中，转换单元依据不同脉宽调制信号的工作周期转换成不同电平的模拟电压信号，使驱动电路依据转换单元输出不同电平的模拟电压信号来控制风扇马达转速。
2.如权利要求1所述的散热风扇的脉宽调制转换控制系统，其中所述转换单元是一模拟电路。
3.如权利要求2所述的散热风扇的脉宽调制转换控制系统，其中所述模拟电路系包含第一电阻、第一晶体管、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容。
4.如权利要求1所述的散热风扇的脉宽调制转换控制系统，其中所述驱动电路包含有一霍尔组件、一驱动组件。
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