CN201004614Y - 一种改良的无刷风扇马达控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种改良的无刷风扇马达的控制电路，旨在提供一种价格便宜，稳定性高的无刷马达控制电路。它包括一运转侦测电路，该运转侦测电路用于检测马达转子的运转状态，且该运转侦测电路的输出端与一过流保护电路连接，将转速信号转换成相应电压信号输送至该过流保护电路，来控制过电流保护阀值；所述过流保护电路与过电流保护取样电路输出端连接，该过电流保护取样电路连接在马达驱动电路上，以能够输送一修正电压提供给过流保护电路中；过流保护电路、缓启动保护电路、Auto Start保护电路输出的保护控制电压通过一PWM信号发生器转换成相应频宽比信号输送至PWM控制电路进而控制该直流无刷马达的电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种无刷风扇马达控制电路，尤指实现宽电压，大功率直流改良的无刷风扇马达控制电路。
背景技术
目前直流无刷风扇马达控制电路，有专用的PWM功能的IC来控制马达，虽然能实现PWM控制、Auto Start、过流保护等功能，但仍存在以下不足；IC内部控制器通过检测霍尔IC的电平变化，然后输出一脉冲信号来控制IC的CT脚电容的充放电，风扇运转就会一直产生连续不断的脉冲，持续给CT脚的电容放电，使之维持一个较低的电平。当风扇被锁住后，CT脚电容充电，必须有一个充电过程才可以达到设定的高电平，IC输出关闭，但是此锁机到关闭存在一个0.3S--0.8S的延时。而这个时间线圈处于低阻直通状态，会产生极大的电流，损坏输出元件，不能起到保护的作用。
现有的无刷风扇马达在启动时电路处于关闭状态，不能起缓冲启动功能，在线圈阻抗小(几欧或更小)的机种中，马达转速高、电流大、功率大，如果没有缓冲启动功能，在启动时电流将达到十几安培。现有的PWM功能IC在启动时通过PWM控制占空比，能达到缓冲启动，但不能适用多机种，多种马达转速的变化应用。
传统的直流无刷风扇马达的驱动IC的Auto Start的ON/OFF的时间比是不可调的。在马达功率太大或负载过重时，如Auto Start电路的时间打开过长，电流峰值会冲过安全范围而造成驱动元件的损坏，反之Auto Start电路的打开时间太短，会因负载等因素不能达到Auto Start的效果。
实用新型内容
本实用新型要解决的主要技术问题是，在线圈阻抗小(几欧或更小)、马达转速高、工作电流大、功率大、启动电流大的机种中实现过流保护、PWM控制、Auto Start保护、缓启动保护等功能，同时适用多种电压值、多种转速的变化应用。
为了克服现有无刷风扇马达控制电路的不足，本实用新型提供一种能适用宽电压，大功率无刷马达的启动和其控制的电路。本电路可以进行过流保护、Auto Start、缓启动、PWM控制、RD/FG输出等功能。
一种改良的无刷风扇马达控制电路，包括一电压转换电路，该电压转换电路与马达驱动电路、霍尔感应元件以及霍尔感应电压放大及相位控制电路导接，为上述电路提供相应电压；所述霍尔感应元件输出端与霍尔感应电压放大及相位控制电路连接，该霍尔感应电压放大及相位控制电路连接于马达驱动电路上；其特征在于：所述霍尔感应电压放大及相位控制电路另一输出端连接一运转侦测电路，用于检测马达转子的运转状态，所述的运转侦测电路包括有电容、三极管和电阻，该三极管的基极通过电容及电阻连接到霍尔感应电压放大及相位控制电路，集电极连接过电流保护电路，其中发射极接一上拉电阻，基极接一偏置电阻。运转侦测电路中电容通过对霍尔感应电压放大及相位控制电路输出的转速信号滤波输出一相应电压信号至过流保护电路。过电流保护电路由电容、电阻、运算放大器和二极管构成，其中电容、电阻和二极管串接于运算放大器上一输入端与输出端上，另有电容、电阻并接运算放大器上另一输入端与地。该运算放大器的关闭及开启达到控制马达转子线圈的过电流保护。所述运转侦测电路输出的一电压至运算放大器上另一输入端并对一电容充电，给运算放大器一判定马达过电流的基准电压。
所述过流保护电路与过电流保护取样电路输出端连接，该过电流保护取样电路连接在马达驱动电路上，以能够输送一修正电压提供给过流保护电路中。过电流保护电路连接一PWM信号发生器，并且该PWM信号发生器连接一PWM转换电路。将马达驱动电路是否过流的信号输入至该过电流保护电路，比较后输出一电压信号至PWM信号发生器。该PWM信号发生器接收PWM信号转换电路的信号和过电流保护电路的信号，进而输出相对应的频宽比信号给该PWM控制电路，且该PWM控制电路连接于马达驱动电路上，PWM控制电路至少设有一对开关管，其由PWM信号倒相放大后控制该对开关管的开关时间，进而控制马达转子线圈电流回路，实现对转速和保护功能的控制。
该PWM信号发生器还连接有一缓启动保护电路及一Auto Start保护电路，该缓启动保护电路及Auto Start保护电路接收电压转换电路所提供的电压工作。在马达被强制停下时，Auto Start保护电路每隔一个时间段就输送一个启动信号电压至PWM信号发生器，所述Auto Start保护电路由电容、电阻、二极管组成。当风扇马达在启动时缓启动保护电路输送一缓启动电压给PWM信号发生器，使其产生一安全启动马达的频宽比信号，所述缓启动保护电路至少包括一电容。
上述过电流保护和Auto Start保护电路与PWM信号发生器连接之间至少有一个隔离二极管。
改良的无刷风扇马达控制电路连接有FG/RD功能输出电路，该FG/RD功能输出电路由电压转换电路提供工作电压。
本实用新型的优点在于用低成本的运算放大器与PWM信号发生器相结合的基础上增加少量阻容元器件，即可实现复杂的过流保护、PWM控制、Auto Start保护、缓启动保护、RD/FG功能输出等功能。
附图说明
图1为实用新型的工作流程图
图2为实用新型的电路图
标号说明
10、电压转换电路 21、霍尔感应元件
22、感应电压放大及相位控制电路 23、马达驱动电路
24、马达转子 41、PWM信号转换电路
42、PWM信号发生器 43、PWM控制电路
51、过电流取样电路 52、、过电流保护电路
53、Auto Start保护电路 54、运转侦测电路
55、缓启动保护电路 60、RD/FG功能输出电路
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明，本实用新型中的电源电压转换电路10，经内部转换后输出一VCC电压，其连接至马达驱动电路23用以驱动马达转子24，输出一12V电压，连接于PWM信号发生器42用做PWM信号发生电源，输出一5V电压，用以提供，霍尔感应元件21、感应电压放大及相位控制电路22、过电流保护取样电路51、运转侦测电路54、过电流保护电路52、Auto Start保护电路53、缓启动保护电路55、PWM信号转换电路41、PWM控制电路43、RD/FG功能输出电路60的工作电源。
感应电压放大及相位控制电路22连接一霍尔感应元件21，在电路工作时霍尔感应元件21输出一霍尔感应信号至感应电压放大及相位控制电路22，感应电压放大及相位控制电路22中先经一对运算放大对霍尔感应信号进行放大，再将放大信号电压相位反相180度后隔离，然后输入到马达驱动电路23。马达驱动电路连接一马达转子24线圈。
感应电压放大及相位控制电路22输出信号和电压转换电路输出的VCC电压经马达驱动电路23对马达转子24线圈交替励磁，以驱动马达运转。
过电流保护电路52内部设一有正反馈的运算放大器，并预设一过电流保护阀值电压。过电流保护电路52连接至过电流保护取样电路51，该过电流保护取样电路51经过一低阻值电阻串接于马达驱动电路23与地之间进行取样，再对过电流保护电路52输出一个修正电压信号。在过电流保护电路52内部运算放大器将该修正电压信号与预设的阀值电压进行比较，进而判断该直流无刷马达是否过流。设直流无刷马达在转速升高电流增大或外作用力下转速下降即负载增加电流增大，过电流保护取样电路51输出的电压信号随之升高到一定值时，则过电流保护电路52判断为过流，而输出一控制电压至PWM信号发生器42。在正常运转或低于正常标准运转状态下，过电流保护取样电路51输出的电压信号至使过电流保护电路52内部运算放大器关闭，过电流保护电路52处于等待状态。
一运转侦测电路54连接至感应电压放大及相位控制电路22的输出端，用来检测马达转子24的运转状态，运转侦测电路将该直流无刷马达转子24的转速信号转换成一相应电压信号，传输至过电流保护电路52内部运算放大器的过电流保护阀值预设端。设该直流无刷马达转速在正常运转或高于正常标准运转状态下，运转侦测电路54输出的相应电压信号使过电流保护阀值预设端电压升高，以至过电流保护电路52降低过电流保护阀值，进而使该直流无刷马达电流在更安全范围内起到过电流保护作用。设该直流无刷马达转速低于正常标准运转或启动时，运转侦测电路54输出的相应电压信号降低，以至过电流保护电路52放宽过电流保护阀值，进而使该直流无刷马达有一定的电流增长空间而达到正常状态。因此不会因为过电流保护电路52的过电流保护阀值而使该直流无刷马达在要达到正常状态时被保护出现的直流无刷马达转转停停的现象。
Auto Start保护电路53在该直流无刷马达因某种原因强制停机时，对PWM信号发生器42提供一个脉冲电压，进而控制该直流无刷马达的启动。当风扇马达在启动时缓启动保护电路55输送一缓启动电压给PWM信号发生器42，使其产生一个频宽比由小变大的安全启动马达的频宽比信号。使该直流无刷马达在启动时不至于因瞬间通电损坏马达驱动电路。
PWM信号转换电路41在马达外部接收一个PWM信号后经一运算放大电路对PWM信号发生器42输出一个控制电压。
PWM信号发生器42经外部电压控制后可输出不同频宽比的PWM信号。经PWM信号转换电路41，过电流保护电路52，Auto Start保护电路53、缓启动保护电路55综合控制PWM信号发生器42输入电压后，输出一精准频宽比的PWM信号至PWM控制电路43。
PWM控制电路43经PWM信号发生器42提供一精准频宽比的信号后，该PWM信号经倒相器倒相放大后控制一对开关管的开关时间，进而来控制马达驱动电路的一路桥臂，达到控制马达转子24线圈电流回路。以此来实现对转速和保护功能的控制。
FG/RD功能输出电路60在按照使用所需求的不同可另选不同的霍尔IC作为功能输出信号。
本实用新型能共用到12V、24V、48、等不同的电压；高、中、低不同转速及FG、RD、PWM、等各种功能。
在需要用到12V、24V、48、等不同的电压规格时，只需改变电压转换电路10中的电阻的阻值、在用到24或48V电压规格时电压转换电路10中的电阻改用适当值、稳压管改用12V的稳压值稳压管，用到12V电压规格时，电压转换电路10中电阻则用0阻值的电阻及不用稳压管，以节约成本。
在需用到不同转速规格时或在用到不同电压规格时，改变电流取样电路51中的低阻值电阻可改变过电流保护的实际范围。
综上，经过电流取样电路51与缓启动保护电路55对该直流无刷马达时刻监控，以此来保证外接一个PWM信号后精确的控制该直流无刷马达转速及实现各种保护功能的控制。
Claims (9)
1、一种改良的无刷风扇马达控制电路，包括一电压转换电路，该电压转换电路与马达驱动电路、霍尔感应元件以及霍尔感应电压放大及相位控制电路、缓启动保护电路、Auto Start保护电路等导接，为上述各电路提供相应电压；所述霍尔感应电压放大及相位控制电路输入端与霍尔感应元件输出端连接，其输出端连接于马达驱动电路上；其特征在于：所述霍尔感应电压放大及相位控制电路另一输出端连接一运转侦测电路，用于检测马达转子的运转状态，且该运转侦测电路的输出端与一过流保护电路连接，以将转速信号转换成相应电压信号输送至该过流保护电路，来控制过电流保护阀值；所述过流保护电路与过电流保护取样电路输出端连接，该过电流保护取样电路连接在马达驱动电路上，以能够输送一修正电压提供给过流保护电路中；所述过流保护电路、缓启动保护电路、Auto Start保护电路输出的保护控制电压通过一PWM信号发生器转换成相应频宽比信号输送至PWM控制电路进而控制该直流无刷马达的电流。
2、根据权利要求1所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述过电流保护电路连接一PWM信号发生器，并且该PWM信号发生器连接一PWM转换电路。将马达驱动电路是否过流的信号输入至该过电流保护电路，比较后输出一电压信号至PWM信号发生器。该PWM信号发生器接收PWM信号转换电路的信号和过电流保护电路的信号，进而输出相对应的频宽比信号给该PWM控制电路，且该PWM控制电路连接于马达驱动电路上，进而用来控制马达的转速。
3、根据权利要求2所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：该PWM信号发生器还连接有一缓启动保护电路及一Auto Start保护电路，该缓启动保护电路及Auto Start保护电路接收电压转换电路所提供的电压工作，以在该直流无刷马达需要启动时输送一启动信号及一缓启动电压给PWM信号发生器，使其产生一安全启动马达的频宽比信号。
4、根据权利要求2或3所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述改良的无刷风扇马达控制电路连接有FG/RD功能输出电路，该FG/RD功能输出电路由电压转换电路提供工作电压。
5、根据权利要求1所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述的运转侦测电路包括有电容、三极管和电阻，该三极管的基极通过电容及电阻连接到霍尔感应电压放大及相位控制电路，集电极连接过电流保护电路，其中发射极接一上拉电阻，基极接一偏置电阻。
6、根据权利要求1或2所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述的过电流保护电路由电容、电阻、运算放大器和二极管构成，其中电容、电阻和二极管串接于运算放大器一输入端与输出端上，另有电容、电阻并接运算放大器上另一输入端与地上，由该运算放大器的关闭及开启达到控制马达转子线圈的过电流保护之效果。
7、根据权利要求1或2所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述PWM控制电路至少设有一对开关管，其由PWM信号倒相放大后控制该对开关管的开关时间，进而控制马达转子线圈电流回路，实现对转速和保护功能的控制。
8、根据权利要求1或3所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述过电流保护和Auto Start保护电路与PWM信号发生器连接之间至少有一个隔离二极管。
9、根据权利要求1或3所述一种改良的无刷风扇马达控制电路，其特征在于：所述Auto Start保护电路及缓启动保护电路至少各包括一电容。
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