CN204145346U - 一种pwm风机控制及反馈电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PWM风机控制及反馈电路，包括风机接口电路、频压转换电路、电源监控电路、比较电路、与门电路，其中比较电路分别与风机接口电路、频压转换电路、与门电路相连接，电源监控电路还与与门电路相连，本实用新型通过调节PWM占空比控制风机的转速，PWM信号在硬件上具有自封锁措施，电路可靠性高；当风机转速达到限定值或者风机电源开路、短路，欠压时都能自封锁PWM信号，停止风机的转动，实现快速保护风机的功能，延长风机的使用寿命；电路设计简单，功能强大，处理速度快，实用性强，值得推广。

Description

一种PWM风机控制及反馈电路

技术领域

本实用新型公开了一种PWM风机控制及反馈电路，属于风机控制电路设计领域。 

背景技术

任何电子器件和电路都不可避免地伴随有热量的产生，要提高电子产品的可靠性以及电性能，就必须使热量的产生达到最小程度。升高有源器件温度通常会改变它的电学性能。大部分设计者都认识到在有缘硅器件中，温度每升高10摄氏度，漏电电流就会加倍。降低这些器件的温度就可以减少漏电流的影响。改变无源元件的温度通常会改变它们的数值，如果温度很高，很可能造成电参数元件永久劣化或完全失效，所以控制各种电子器件和电路中的温度对于电路的正常工作时非常重要的。 

随着我国对电网谐波污染治理的日益重视，“绿色电力电子”的呼声愈来愈高，电力有源滤波器得到广泛应用。由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等，谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 

所以在电力系统中，会用到有源滤波器件对电路中的谐波进行滤除，有源滤波器件在使用中会产生一定的温度，当温度达到一定的数值，就会影响有源滤波器件的工作，甚至损坏有源滤波器件，所以降低滤波电路中的温度不但能够保护有源滤波器件，使其正常的工作，而且能够保证其更好的滤除电力网中的谐波。 

风机经常作为散热器件应用在各个领域，电路中也使用风机进行散热，风机是有源滤波产品中不可或缺的一部分，关系到有源滤波产品内部器件散热的好坏，影响到有源滤波产品的使用寿命。 

目前大多数PWM风机控制电路虽有保护，但保护电路比较繁琐，反应速度慢，没有PWM自封锁措施，不能及时的队电路进行保护，同时电路出现问题的时候不能将PWM信号进行有效的封锁，从而切断风机的开关电路，保护风机。 

中国专利号为“201320618075.7”的实用新型专利公开了一种PWM风机调速控制电路，包括有一电压偏置和PWM控制模块，一风机反馈采集模块，和一风机压差处理模块。该电路存在以下缺点：1风机短路时由风机压差处理模块中的MCU采集电阻的值来判断，判断后再由MCU关闭PWM，故障处理速度慢，没有PWM自封锁措施，如MCU有问题会造成风机的损坏。2风机转速没有硬件上的限制措施，纯靠软件控制，可靠性不高。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种PWM风机控制及反馈电路，通过调节PWM占空比控制风机的转速，PWM信号在硬件上具有自封锁措施，电路可靠性高；当风机转速达到限定值或者风机电源开路、短路，欠压时都能自封锁PWM信号，停止风机的转动，实现快速保护风机的功能，延长风机的使用寿命；电路设计简单，功能强大，处理速度快，实用性强，值得推广。 

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案： 

一种PWM风机控制及反馈电路，一种PWM风机控制及反馈电路，包括风机接口电路、频压转换电路、电源监控电路、比较电路、与门电路，其中比较电路分别与风机接口电路、频压转换电路、与门电路相连接，电源监控电路还与与门电路相连；

所述风机接口包括端子和第一电阻，所述频压转换电路包括频率转换器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、第三电容；所述电源监控电路包括电源监控芯片、第十电阻、第十一电阻，所述比较电路包括比较器、第七电阻、第九电阻；所述与门电路包括与门芯片、第十二电阻。

作为本实用新型的进一步优化方案，还包括产生PWM信号的MCU模块，MCU模块的输出端连接与门芯片的第一引脚。 

作为本实用新型的进一步优化方案，所述频率转换器的芯片型号为LM231N。 

作为本实用新型的进一步优化方案，所述电源监控芯片的型号为ADM708AR。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述比较器的芯片型号为LM293D。 

作为本实用新型的进一步优化方案，所述与门芯片的型号为74HC21D。 

作为本实用新型的进一步优化方案，端子的第四引脚连接+24V，端子的第三引脚连接接数字地，端子的第二引脚连接与门芯片的输出端引脚，端子的第一引脚分别连接第一电阻的一端和第一电容的一端，所述第一电阻的另一端分别连接直流5V电压、第七电阻的一端； 

所述第一电容的另一端分别连接第六电阻的一端和频率转换器的第六引脚，所述第六电阻的另一端连接直流5V电压；

所述频率转换器的第二引脚连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地且与频率转换器的第三引脚相连；

所述频率转换器的第五引脚分别连接第二电容的一端、第三电阻的一端，所述第二电容的另一端接地；

所述第三电阻的另一端分别连接频率转换器的第八引脚、第四电阻的一端，所述频率转换器的第八引脚连接直流5V电压；

所述第四电阻的另一端分别连接频率转换器的第七引脚、第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地；

所述频率转换器的第一引脚分别连接第八电阻的一端、第三电容的一端、比较器的反相输入端，所述第八电阻的另一端、第三电容的另一端均接地；

所述比较器的正相输入端分别连接第七电阻的另一端、第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述比较器的输入端与与门芯片的第二引脚相连；

所述比较器的第四引脚与电源监控芯片的第七引脚相连，所述比较器的输出端与端子的第二引脚相连；

所述电源监控芯片的第四引脚分别连接第十电阻的一端、第十一电阻的一端；所述第十电阻的另一端连接24V电压，所述第十一电阻的另一端接地。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 

第一：本实用新型通过调节PWM占空比控制风机的转速，PWM信号在硬件上具有自封锁措施，电路可靠性高；

第二：本实用新型当风机转速达到限定值或者风机电源开路、短路，欠压时都能自封锁PWM信号，停止风机的转动，实现快速保护风机的功能，延长风机的使用寿命；

第三：本实用新型电路设计简单，功能强大，处理速度快，实用性强，值得推广。

附图说明

图1是本实用新型的电路模块示意图； 

图2为本实用新型用的电路结构图；

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、C1、C2、C3分别表示第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一电容、第二电容、第三电容；

Ⅰ为风机接口电路，Ⅱ为频压转换电路，Ⅲ为比较电路，Ⅳ为电源监控电路，Ⅴ为与门电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。 

本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。 

本技术领域技术人员可以理解的是，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）具有与本实用新型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，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。 

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明： 

本实用新型提供一种PWM风机控制及反馈电路，如图1所示，包括风机接口电路、频压转换电路、电源监控电路、比较电路、与门电路，其中比较电路分别与风机接口电路、频压转换电路、与门电路相连接，电源监控电路还与与门电路相连；

如图2所示，所述风机接口电路包括端子和第一电阻，风机接口电路接收风机的转动频率，通过频压转换电路转换为电压信号。

所述频压转换电路包括频率转换器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、第三电容；频压转换电路将风机的频率转换为电压信号，输入比较器中。 

所述电源监控电路包括电源监控芯片、第十电阻、第十一电阻，所述比较电路包括比较器、第七电阻、第九电阻；所述与门电路包括与门芯片、第十二电阻；电源监控电路对风机的供电电压进行监控，并将电压值判断为高低电平输出到比较器中，一旦电压低于某个阈值，比较器输出为低电平，与门电路不输出PWM信号。 

端子的第四引脚连接+24V，端子的第三引脚连接接数字地，端子的第二引脚连接与门芯片的输出端引脚，端子的第一引脚分别连接第一电阻的一端和第一电容的一端，所述第一电阻的另一端分别连接直流5V电压、第七电阻的一端； 

所述第一电容的另一端分别连接第六电阻的一端和频率转换器的第六引脚，所述第六电阻的另一端连接直流5V电压；

所述频率转换器的第二引脚连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地且与频率转换器的第三引脚相连；

所述频率转换器的第五引脚分别连接第二电容的一端、第三电阻的一端，所述第二电容的另一端接地；

所述第三电阻的另一端分别连接频率转换器的第八引脚、第四电阻的一端，所述频率转换器的第八引脚连接直流5V电压；

所述第四电阻的另一端分别连接频率转换器的第七引脚、第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地；

所述频率转换器的第一引脚分别连接第八电阻的一端、第三电容的一端、比较器的反相输入端，所述第八电阻的另一端、第三电容的另一端均接地；

所述比较器的正相输入端分别连接第七电阻的另一端、第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述比较器的输入端与与门芯片的第二引脚相连；

所述比较器的第四引脚与电源监控芯片的第七引脚相连，所述比较器的输出端与端子的第二引脚相连；

所述电源监控芯片的第四引脚分别连接第十电阻的一端、第十一电阻的一端；所述第十电阻的另一端连接24V电压，所述第十一电阻的另一端接地。

本实用新型中还包括MCU模块，该模块产生PWM信号，提供给与门模块，频压转换电路将风机反馈的PWM信号转换为电压信号，频率转换器的芯片型号为LM231N，第三电阻、第四电阻、第五电阻对频率转换器的芯片进行分压，提供合适的电压。频率转换器的第一引脚输出的信号提供给比较器的反相输入端，与比较器的正相输入端的电压进行比较。 

所述与门芯片的型号为74HC21D，所述比较器的芯片型号为LM293D，电压监控芯片的型号为ADM708AR，电压监控芯片的第四引脚和第二引脚，分别连接为风机电源提供的正24V电压和直流5V电压，当风机电压为风机提供的正24V低于24V或者提供的直流5V电压低于4.4V时，电压监控芯片输出低电平，此时无论MCU输出的PWM信号电平大或小，与门模块一直输出低电平，此时风机停止转动，实现了风机PWM信号的自封锁功能。 

所以当风机转速超过一定阈值或者风机电源开路、短路、欠压或者5V电压欠压时，风机PWM输入信号为低电平，风机停止转动，实现快速保护风机的目的。 

端子的第一引脚输出风机的频率信号，输入到频率转换芯片的第六引脚，频率转换芯片将风机的频率信号转换为电压信号，对其进行检测，输入到比较器中。 

PWM信号，风机频率转化的电压信号、电压监控芯片监控风机电源输出的信号同时输入到与门芯片中，进行判断输出；从而控制PWM信号的输出，从而控制风机的开关。 

本实用新型通过调节PWM占空比控制风机的转速，PWM信号在硬件上具有自封锁措施，电路可靠性高；当风机转速达到限定值或者风机电源开路、短路，欠压时都能自封锁PWM信号，停止风机的转动，实现快速保护风机的功能，延长风机的使用寿命；电路设计简单，功能强大，处理速度快，实用性强，值得推广。 

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。 

Claims (1)

1.一种PWM风机控制及反馈电路，其特征在于：包括风机接口电路、频压转换电路、电源监控电路、比较电路、与门电路，其中比较电路分别与风机接口电路、频压转换电路、与门电路相连接，电源监控电路还与与门电路相连；

所述风机接口包括端子和第一电阻，所述频压转换电路包括频率转换器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、第三电容；所述电源监控电路包括电源监控芯片、第十电阻、第十一电阻，所述比较电路包括比较器、第七电阻、第九电阻；所述与门电路包括与门芯片、第十二电阻；

所述频率转换器的芯片型号为LM231N；

所述电源监控芯片的型号为ADM708AR；

所述比较器的芯片型号为LM293D；

所述与门芯片的型号为74HC21D；

还包括产生PWM信号的MCU模块，MCU模块的输出端连接与门芯片的第一引脚；

所述端子的第四引脚连接+24V，端子的第三引脚连接接数字地，端子的第二引脚连接与门芯片的输出端引脚，端子的第一引脚分别连接第一电阻的一端和第一电容的一端，所述第一电阻的另一端分别连接直流5V电压、第七电阻的一端；

所述第一电容的另一端分别连接第六电阻的一端和频率转换器的第六引脚，所述第六电阻的另一端连接直流5V电压；

所述频率转换器的第二引脚连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地且与频率转换器的第三引脚相连；

所述频率转换器的第五引脚分别连接第二电容的一端、第三电阻的一端，所述第二电容的另一端接地；

所述第三电阻的另一端分别连接频率转换器的第八引脚、第四电阻的一端，所述频率转换器的第八引脚连接直流5V电压；

所述第四电阻的另一端分别连接频率转换器的第七引脚、第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地；

所述频率转换器的第一引脚分别连接第八电阻的一端、第三电容的一端、比较器的反相输入端，所述第八电阻的另一端、第三电容的另一端均接地；

所述比较器的正相输入端分别连接第七电阻的另一端、第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述比较器的输入端与与门芯片的第二引脚相连；

所述比较器的第四引脚与电源监控芯片的第七引脚相连，所述比较器的输出端与端子的第二引脚相连；

所述电源监控芯片的第四引脚分别连接第十电阻的一端、第十一电阻的一端；所述第十电阻的另一端连接24V电压，所述第十一电阻的另一端接地。