CN201039059Y - Ac/dc无刷直流风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种AC/DC无刷直流风机，包括：蜗壳组件、扇叶组件和直流电机组成的风机和直流工作电子线路控制板，其中整流滤波电路3通过串联电阻R11电连接有低压控制电源4电路；在信号输出转换电路2的控制芯片的输出端还电连接有一路通过串联电阻连接并控制三极管，一路通过串联电阻连接MOS场效应管并形成两路电压叠加控制MOS场效应管使三极管导通的电压叠加驱动控制电路。驱动部分则采用在高压电源共虚地的反向充电方式叠加一个电压。220V直接工作，内部AC/DC转换的工作模式，利用无刷直流风机效率高的特点，缩小了风机的安装尺寸，克服了常规交流风机散热风量小，造价、高效率低，体积大，转速固定，不易控制及安全与自我保护功能差的不足。

Description

AC/DC无刷直流风机

技术领域

本实用新型涉及一种直流风机，具体地说，本实用新型涉及主要用于强排热水器的强鼓强排式热水器风机。

背景技术

现有技术中连接220V电源插座的强制排气式热水器，燃烧产生的废气是通过排烟管依靠热水器内部风机产生的抽力排放到室外的。目前采用的风机主要有二种，一种是交流散热风机，另一种是直流风机。交流散热风机散热风量小，体积大，造价高，转速固定，不易控制，自我保护功能差。为了提高其更高的功效与性价比，有用简单的改良，直接输入交流电压—通过转换器—直流风扇运转，试图改变交流散热风机低效率问题。这样做虽然在风量，功耗，噪音上有一定的改善，但还是不能改变交流散热风机体积大的缺陷，它还需要安装一个影响整机安装空间的转换器。现有技术中直流风机是通过直流电压运转；(通常电压为DC5V；12V；24V；48V；110V；220V)，有转速高；风量大，噪音小，功耗小，温度低，寿命长，不存在电压转换，使用方便优点。但常规的无刷直流风机采用交流输入内部转换为高压直流电压，用高压直流无刷方式工作，使用高压工作电子线路硬件部分。驱动部分所用的N沟道和P沟道的场效应管MOS场效应管的开关速度不一样，在桥式工作状态下极易造成两只场效应管MOS场效应管同时导通而烧坏风机，而且大电流高压的P沟道场效应管MOS管价格昂贵，品种少，不易采购。还有电源供应器和功率控制器件宠大，改变其高压的可靠性差，不易频繁启动，启动时大电流、调速方式少的缺点。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种能够免去前部分宠大的电源供应器和功率控制器件，AC输入内部DC工作，启动平稳，易控制，高压电源共虚地叠加一个电压，安全可靠工作的AC/DC无刷直流风机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种AC/DC无刷直流风机，包括：蜗壳组件、扇叶组件和直流电机组成的风机，以及220V AC电源通过接线端子连接风机驱动电路和所述驱动电路中将交流电压AC转换为高压直流电源的整流滤波电路、转子位置检测电路、信号输出转换电路、调速检测电路和将转速信号送给转速反馈电路的信号输出转换电路组成的直流工作电子线路控制板，其特征在于，所述转子位置检测电路通过电阻电连接信号输出转换电路的控制芯片输入端，该信号输出转换电路的控制芯片的输出端电连接有一路通过串联电阻连接并控制三极管，一路通过串联电阻连接MOS场效应管，从而形成两路电压叠加控制MOS场效应管使三极管导通的电压叠加驱动控制电路，其中的整流滤波电路通过串联电阻电连接低压控制电源电路。

所述电压叠加驱动控制电路可以是左、右边驱动对称连接线圈绕组组成的与高压直流电源共虚地反向充的线圈驱动电路。

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。

本实用新型用220V直接工作，内部AC/DC转换的工作模式，利用无刷直流风机效率高的特点，缩小了风机的安装尺寸，克服了常规交流风机散热风量小，造价、高效率低，体积大，转速固定，不易控制及安全与自我保护功能差的不足。又替代了常规无刷直流风机，避免了改变其高压的可靠性差，不易频繁启动，启动时大电流的缺陷。低电压(DC0-5V)、小电流控制(控制电流小于5mA)。通过常规交流电压AC输入，内部AC/DC转换直流电压运转，用220V AC电源通过接线端子P3进入，将外部交流电转换为高压直流作为驱动电源的电整流滤波电路3和组成的低压控制电源电路4避免了电压转换，机型大的缺陷。免去了现有技术前部分宠大的电源供应器和功率控制器件。保持了直流风机转速高，风量大，噪音小，功耗小，温度低，寿命长，使用方便，体小的优点。经过电阻R7对调速电压或PWM信号到光耦U2进行光耦隔离和AD数据采样，并送入转子位置信号和输出驱动信号的电容CPU电压采样电路，具备了0-5V电压调速和PWM调速两种调速方式，启动时采用小的PWM值，保证小电流启动，及启动平稳。采用PWM调速方式，实现无级调速，高可靠调速。本实用新型采用全N沟道场效应管MOS场效应管线路，保证了开关速度一致，品种多，易采购，而其驱动部分则采用在高压电源共虚地的反向充电方式叠加一个电压，可靠工作。

附图说明

为了进一步说明而不是限制本实用新型的上述实现方式，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型的主视图。

图2是图1的侧向透视图。

图3是本实用新型的驱动电路示意图。

图4是电压叠加电路的放大图。

具体实施方式

图1、图2描述了由现有技术形式的外壳和风道组成的蜗壳组件1、旋转产生风压的扇叶组件2、风机底座安装支架组件5和无刷直流电机和风机驱动控制电路直流工作电子线路控制板11组成的风机。在蜗壳组件1侧面装有接线端16。固定转子组件4和扇叶组件2的铆钉13将扇叶组件2和转子组件4铆合固联。220V AC电源通过线圈绕组接线端16连接直流工作电子线路控制板11。直流工作电子线路控制板11由十字盘头螺钉3固定在蜗壳上，电源线从蜗壳侧面接线端16引出。定子绕组10安装在安装支架组件5中间，其引线焊接在直流工作电子线路控制板11上。连接轴和外壳的轴承8和固定轴的弹性挡圈14压入于安装支架5中。在安装支架5的另一面顺序装入有将扇叶轴向压紧的压缩弹簧9。在轴用弹性挡圈6和轴承8之间有保护轴承的垫圈7。蜗壳组件1由十字盘头螺丝12锁紧。

在图3中，在直流工作电子线路控制板11上的整个电路分为：整流滤波电路3，低压电源电路，转子位置检测电路，信号输出转换电路2，调速检测电路7，转速反馈电路6，线圈驱动电路5。220V交流电压AC电源通过接线端子P3进入由二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，滤波电容C3组成的桥式整流滤波电路3。该整流滤波电路3将交流电压AC转换为作为驱动电源的高压直流电，通过串联电阻R11连接由二极管稳压管D11、电容C10并联电路和串联的IC稳压芯片U4、电容C11、电容C6组成的低压控制电源电路4。所述I C稳压芯片U4的型号可以选用78L05IC芯片。整流滤波电路3通过串联电阻R11电连接低压控制电源电路4。滤波电容C3因体积较大可以利用引线置于风机外部。低压控制电源电路4由通过作为降压用的串联电阻R11连接由二极管稳压管D11、电容C10并联电路和串联的芯片U4、电容C11、电容C6组成。电阻R11选用大功率的。芯片U4可以是提供5V电源，其型号可以是78L05的芯片。

用于检测转子位置的调速检测电路7有一个通过电阻R1电连接转换电路的单片机U1输入端的霍尔磁感应器H1。

串联接调速检测电路7的转速反馈电路6通过单片机U1将直流电机转一圈输出两个方波脉冲，通过电阻R2送给用于隔离高压电的光耦元件U3，并将脉冲信号传送出去。

连接转子位置检测电路1输出端的信号输出转换电路2含有判断直流电机转子位置的电平，检测调速电压，然后输出控制信号给线圈驱动电路5，并将表示转速的方波信号送给转速反馈电路6的单片机U1。所述单片机U1型号可以是PIC16F716型号的微处理芯片。该单片机U1的输出端电连接有接点接地的电容C1、C2。信号输出转换电路2单片机U1的输出端电连接于一路通过串联电阻连接并控制三极管Q9，一路通过串联电阻连接MOS场效应管Q11并形成两路电压叠加控制MOS场效应管使三极管Q10导通的电压叠加驱动控制电路。所述电压叠加驱动控制电路为左、右对称连接线圈绕组组成的与高压直流电源共虚地反向充的线圈驱动电路5。线圈驱动电路5中的左边驱动电路是将驱动信号一路通过电阻R20送给MOS场效应管Q11，另一路通过电阻R19，三极管Q9，三极管Q2，三极管Q5来控制MOS场效应管Q10。右边驱动电路和左边驱动电路完全对称。

为实现小的PWM值，保证小电流启动，实现无级调速，设有由电连接信号输出转换电路2单片机U1输入端的转子位置检测电路和调速检测电路7串联接转速反馈电路6组成的两种调速控制电路。所述调速控制电路是经调速检测电路7的电阻R7连接光耦隔离元件U2，同时连接产生电压值的接地电容C8，从电连接定子绕组10输出的驱动信号通过连接的转换电路微处理器U1经电连接的二极管D12数据采样，送入电连接的转子位置检测电路的转子位置信号，通过电连接的光耦元件U3送给连接的转子位置检测电路1。调速电压或PWM信号经过电阻R7到光耦元件U2进行隔离的，在电容C8上产生电压值。连接于二极管D2与光耦元件U2接点上的电阻R4和接地并联电阻R12、电容C8组成充电电路，将调速电压直接输出，并将PWM信号转换为电压，最后作为调速电压送到单片机U1。通过CPU微处理器U1的管脚进行A二极管D12采样，单片机U1的第一脚送入转子位置信号，从定子绕组10，直流工作电子线路控制板11，十字盘头螺丝12，铆钉13输出驱动信号，CPU U1的脚7输出一转二个脉冲的方波，通过光耦元件U3送给外部转子位置检测电路1。调速电压或PWM信号通过电阻R7进入光耦元件U2，光耦U2的作用是隔断交流，

为了避免场效应管MOS同时导通而烧坏风机和大电流高压的P沟道场效应管MOS管价格昂贵，品种少的缺陷，线圈驱动电路5采用全N沟道场效应管MOS线路，和驱动部分采用在高压电源共虚地的反向充电方式叠加一个电压技术措施。型号可以是PIC16F716的单片机U1后面驱动采用四只N沟道MOS场效应管、三极管Q10，三极管Q11，三极管Q12，三极管Q13。驱动风机运转的线圈接在接线端P1，P2位置，当驱动前极电路的三极管Q9导通时，三极管Q2，三极管Q10关闭，这时三极管Q11导通，电流从三极管Q11流过，当三极管Q9关闭时，三极管Q11关闭，三极管Q2导通，P1点的电压通过电容C4送到三极管Q2的集电极，而三极管Q2的集电极原来就有二极管D1送过来的12V电压，在二极管负极叠加后在A点产生高于电源12V的电压，通过三极管Q2送给三极管Q10，在三极管Q10的G端也就产生一个高于电源12V的控制电压，可达到叠加控制的目的。三极管Q12的驱动亦是相同道理。

图4描述了驱动部分则采用在高压电源共虚地的反向充电方式叠加一个电压电路结构和电压叠加驱动线路电路原理。在上面线圈驱动线路中，一路通过电阻R19送给三极管Q9，控制三极管Q9，当三极管Q9关闭时，另一路电压通过线圈P1，电容C4，流到A点，二极管D1将12V电源电压也送到A点，形成两路电压的叠加，叠加后的电压通过三极管Q2送到G点，控制MOS管三极管Q10的导通。

Claims (6)

1.一种AC/DC无刷直流风机，包括：蜗壳组件、扇叶组件和直流电机组成的风机，以及220V AC电源通过接线端子连接风机驱动电路和所述驱动电路中将交流电压AC转换为高压直流电源的整流滤波电路、转子位置检测电路、信号输出转换电路、调速检测电路和将转速信号送给转速反馈电路的信号输出转换电路组成的直流工作电子线路控制板，其特征在于，所述转子位置检测电路(1)通过电阻(R1)电连接信号输出转换电路(2)的控制芯片输入端，该信号输出转换电路(2)的控制芯片的输出端点连接有一路通过串联电阻连接并控制三极管(Q9)，一路通过串联电阻连接MOS场效应管(Q11)，从而形成两路电压叠加控制MOS场效应管使三极管(Q10)导通的电压叠加驱动控制电路，其中的整流滤波电路(3)通过串联电阻(R11)电连接低压控制电源电路(4)。

2.根据权利要求1所述的AC/DC无刷直流风机，其特征在于：所述电压叠加驱动控制电路是左、右对称连接线圈绕组组成的与高压直流电源共虚地反向充电的线圈驱动电路(5)。

3.根据权利要求1所述的AC/DC无刷直流风机，其特征在于：所述低压控制电源(4)电路，包括，通过串联电阻(R11)连接的由二极管稳压管(D11)、电容(C10)并联电路和串联的稳压芯片(U4)、电容(C11)、电容(C6)组成。

4.根据权利要求1所述的AC/DC无刷直流风机，其特征在于：它还包括电连接信号输出转换电路2微处理器(U1)输入端的转子位置检测电路、调速检测电路(7)和串联接转速反馈电路(6)组成的两种调速控制电路。

5.根据权利要求4所述的AC/DC无刷直流风机，其特征在于：所述的调速控制电路是经调速检测电路(7)的电阻(R7)连接光耦隔离元件(U2)，同时连接产生电压值的接地电容(C8)，从电连接定子绕组(10)输出的驱动信号通过连接的转换电路微处理器(U1)经电连接的二极管(D12)数据采样，送入电连接的转子位置检测电路的转子位置信号，通过电连接的光耦元件(U3)送给连接的转子位置检测电路(1)。

6.根据权利要求1所述的AC/DC无刷直流风机，其特征在于：所述的MOS场效应管是N沟道场效应管。

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