CN206180919U - 一种风扇降压调速装置和风扇设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风扇降压调速装置和风扇设备，其中，该风扇降压调速装置包括：依次连接的普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路；普通光耦隔离电路，包括普通光耦；普通光耦隔离电路通过普通光耦，对降压调速电路进行驱动。本实用新型提供的风扇降压调速装置和风扇设备，可以降低风扇降压调速装置的成本。

Description

一种风扇降压调速装置和风扇设备

技术领域

本实用新型涉及控制电路技术领域，具体而言，涉及一种风扇降压调速装置和风扇设备。

背景技术

目前，随着电路的集成度越来越高，尤其是当电路工作在高功率、大电压的情况下时，电路的散热问题就变得相对突出了。为了解决设备电路的散热问题，风扇作为一种有效的散热工具已经得到了愈来愈广泛的应用。其中，风扇的风速越大，散热效果越强。但如果风扇在工作过程中转速维持不变，会造成能源浪费，也增加了环境噪音。因此，会在风扇中安装降压调速电路，从而根据工作环境的温度，对风扇进行降压调速操作。

相关技术中，风扇降压调速装置会使用高速光耦对风扇降压调速装置中的其他电路进行驱动。

在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的风扇降压调速装置使用的高速光耦虽然可以完成驱动风扇降压调速装置的工作，但是使用成本较高，不适合大范围使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种风扇降压调速装置和风扇设备，以降低风扇降压调速装置的成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种风扇降压调速装置，其特征在于，包括：依次连接的普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路；

所述普通光耦隔离电路，包括普通光耦；

所述普通光耦隔离电路通过所述普通光耦，对所述降压调速电路进行驱动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述普通光耦隔离电路，包括：第一电阻、所述普通光耦和第二电阻；

所述第一电阻的一端与电压源连接，另一端与所述普通光耦的原边的一端连接；

所述普通光耦的副边的一端与所述第二电阻的一端连接，另一端与所述脉冲整形电路连接；

所述第二电阻的另一端与所述脉冲整形电路连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述脉冲整形电路，包括：第一电容、第二电容、有极性电容、第三电阻、稳压管和脉冲整形模块；

所述第一电容的一端与直流电压源连接，另一端接地；

所述有极性电容的一端与所述第二电阻连接，另一端接地；

所述第二电容的一端与所述脉冲整形模块连接，另一端接地；

所述第三电阻的一端与所述脉冲整形模块连接，另一端接地；

所述稳压管的正极与直流电压源连接，负极分别与所述第二电阻和所述脉冲整形模块连接；

所述脉冲整形模块，还与所述普通光耦的副边连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：所述脉冲整形模块，采用555定时器；

所述脉冲整形模块包括八个引脚，其中，第一引脚接地，第二引脚与所述第三电阻连接，第三引脚与所述降压调速电路连接，第四引脚和第八引脚分别与所述稳压管的负极连接，第五引脚与所述第二电容连接，第六引脚与所述第二引脚短接，第七引脚空接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述降压调速电路，包括：第五电阻、第三电容、第四电容、第二二极管、MOS管和电感；

所述第五电阻并连连接在所述MOS管的栅极和漏极之间；

所述第三电容的一端与直流电压源连接，另一端接地；

所述第二二极管的正极与直流电压源连接，负极与所述MOS管的源极连接；

所述电感的一端与所述MOS管的源级连接，另一端与所述第四电容连接；

所述第四电容的一端与直流电压源连接，另一端与所述电感连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述降压调速电路，还包括：第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述脉冲整形模块的所述第三引脚连接，另一端与所述MOS管的栅极连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中：所述降压调速电路，还包括：第一二极管；

所述第一二极管并连连接在所述MOS管的栅极和漏极之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：所述MOS管采用型号为NTD20N06的场效应管。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中：所述风扇降压调速装置，还包括：二次电池；

所述二次电池，分别与所述普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路连接；

所述二次电池，分别为所述普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路供电。

第二方面，本实用新型实施例提供一种风扇设备，包括上述的风扇降压调速装置和直流风扇；

所述风扇降压调速装置与所述直流风扇连接。

本实用新型实施例提供的风扇降压调速装置和风扇设备，通过普通光耦隔离电路中设置的普通光耦，对降压调速电路进行驱动，与现有技术中通过高速光耦对风扇降压调速装置进行驱动相比，使用价格低廉的普通光耦就可以完成对风扇降压调速装置的驱动工作，无需使用成本高昂的高速光耦，降低了风扇降压调速装置的使用成本，提高了风扇降压调速装置的使用范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种风扇降压调速装置的概括结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种风扇降压调速装置的详细结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，风扇降压调速装置会使用高速光耦对风扇降压调速装置中的其他电路进行驱动。现有的风扇降压调速装置使用的高速光耦虽然可以完成驱动风扇降压调速装置的工作，但是使用成本较高，不适合大范围使用。基于此，本申请提供的一种风扇降压调速装置和风扇设备。

需要注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种风扇降压调速装置进行详细介绍。

参见图1和图2，本实施例提供一种风扇降压调速装置，包括：依次连接的光耦隔离电路100、脉冲整形电路102和降压调速电路104；

光耦隔离电路100，包括普通光耦U1；

光耦隔离电路100通过普通光耦U1，对降压调速电路104进行驱动。

具体地，光耦隔离电路100，包括：第一电阻R1、上述普通光耦U1和第二电阻R2；

上述第一电阻R1的一端与电压源5V连接，另一端与上述普通光耦U1的原边的一端连接；

上述普通光耦U1的副边的一端与上述第二电阻R2的一端连接，另一端与上述脉冲整形电路102连接；

上述第二电阻R2的另一端与上述脉冲整形电路102连接。

在上述光耦隔离电路100中，普通光耦U1的原边的另一端接收风扇的控制指令，使得风扇降压调速装置根据接收到的控制指令对降压调速电路104进行控制。

普通光耦U1的输入端接受5V的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)脉冲信号，高电平导通，低电平截止，普通光耦U1主要用来对输入的脉冲信号进行隔离，其中第一电阻R1和第二电阻R2分别是普通光耦U1输入端和输出端的限流电阻。

普通光耦U1可以采用如下型号的光耦中的任何一种：TLP521-1、TLP521-2、TLP521-4、4N25、4N35和6N136。

由于普通光耦在开通和关断时存在延迟时间，这个延迟时间的产生主要是三极管进入饱和时产生的，是不可避免的，由于延迟时间的存在，使得普通光耦的输出波形变形，变形的脉冲波形边沿平滑而不具有陡峭边沿，所以不能很好的对降压调速电路104进行控制。那么就需要对普通光耦输出的脉冲波形进行整形，为了对普通光耦输出的脉冲波形进行整形，上述脉冲整形电路102，包括：第一电容C1、第二电容C2、有极性电容EP1、第三电阻R3、稳压管Z1和脉冲整形模块U2；

上述第一电容C1的一端与直流电压源24Vin连接，另一端接地；

上述有极性电容EP1的一端与上述第二电阻R2连接，另一端接地；

上述第二电容C2的一端与上述脉冲整形模块U2连接，另一端接地；

上述第三电阻R3的一端与上述脉冲整形模块U2连接，另一端接地；

上述稳压管Z1的正极与直流电压源24Vin连接，负极分别与上述第二电阻R2和上述脉冲整形模块U2连接；

上述脉冲整形模块U2，还与上述普通光耦U1的副边连接。

上述脉冲整形模块U2，采用555定时器；

上述脉冲整形模块U2包括八个引脚，其中，第一引脚1接地，第二引脚1与上述第三电阻R3连接，第三引脚3与上述降压调速电路104连接，第四引脚4和第八引脚8分别与上述稳压管Z1的负极连接，第五引脚5与上述第二电容C2连接，第六引脚6与上述第二引脚短接，第七引脚7空接；

上述脉冲整形模块U2，通过上述第六引脚6与上述第二引脚2短接构成施密特触发器，用于对上述光耦隔离电路100输出的脉冲波形进行整形操作。

脉冲整形模块U2采用NE555定时器，将脉冲整形模块U2的第四引脚4和第八引脚8短接在一起作为触发电平的输入，第二引脚2和第六引脚6连接在一起作为信号输入端，使得555定时器构成施密特触发器。脉冲整形模块U2的第五引脚5脚是控制电压端，此处通过一个0.01μF的第二电容C2接地，保证脉冲整形模块内部参考电平的稳定，第二电容C2起滤波作用。脉冲整形模块U2的第七引脚7是放电端，脉冲整形模块U2用作定时器时电容放电，该端与放电管集电极相连；脉冲整形模块U2用作施密特触发器使用时，第七引脚7悬空。脉冲整形模块U2的1脚接地，3脚为脉冲整形模块U2的输出端。

脉冲整形模块U2的触发电平输入部分，此处选择了稳定电压为9V的稳压管Z1，为脉冲整形模块U2提供了24V-9V＝15V的稳定的触发电平。第一电容C1、有极性电容EP1分别是直流电压源24Vin和脉冲整形模块U215V触发电平的滤波电容。

上述脉冲整形模块U2主要利用NE555定时器构成施密特触发器的回差特性将普通光耦U1输出的边沿平滑的脉冲波形整形为边沿陡峭的脉冲波形，以更好的驱动降压调速电路104中MOS管Q1的导通与截止。施密特触发器的回差电压为2/3VCC-1/3VCC＝1/3VCC＝5V，其中VCC为输入的触发电平，为15V。当输入脉冲电压上升到2/3VCC时，脉冲整形模块U2的输出电压从高电平转换为低电平，当输入脉冲电压下降到1/3VCC时，脉冲整形模块U2的输出电压又从低电平转换为高电平。

通过以上描述的脉冲整形电路102，可将输入的经过普通光耦U1隔离的脉冲信号整形为边沿陡峭的脉冲波形，可以很好的驱动MOS管Q1的开通和关断。

为了更好地对直流风扇进行控制，上述降压调速电路104，包括：第五电阻R5、第三电容C3、第四电容C4、第二二极管Q2、MOS管Q1和电感L1；

上述第五电阻R5并连连接在上述MOS管Q1的栅极和漏极之间；

上述第三电容C3的一端与直流电压源24Vin连接，另一端接地；

上述第二二极管Q2的正极与直流电压源24Vin连接，负极与上述MOS管Q1的源极连接；

上述电感L1的一端与上述MOS管Q1的源级连接，另一端与上述第四电容C4连接；

上述第四电容C4的一端与直流电压源24Vin连接，另一端与上述电感L1连接；

上述降压调速电路104，通过上述MOS管Q1对输出电压进行调整。

上述降压调速电路104的输出电压＝输入脉冲*占空比，通过改变输入脉冲的占空比，控制MOS管Q1的开通与关断时间来达到改变输出电压的作用。优选地，MOS管Q1的选用型号为NTD20N06的场效应管，此种场效应管耐压高，输出电流大。

在上述降压调速电路104中，第三电容C3是降压调速电路104中直流电压源24Vin输入的滤波电容，第二二极管D2起续流作用。当MOS管Q1导通时，电感L1充电，第四电容C4提供负载直流风机电压；当MOS管Q1截止时，电感L1通过第二二极管D2放电，提供第四电容C4和直流风机的电压。

为改变输入脉冲的前后沿陡峭度并防止输入脉冲振荡，上述降压调速电路104，还包括：第四电阻R4；

上述第四电阻R4的一端与上述脉冲整形模块U2的上述第三引脚3连接，另一端与上述MOS管Q1的栅极连接。

通过以上的描述可以看出，在MOS管Q1的栅极串联一个第四电阻R4，从而改变输入脉冲的前后沿陡峭度并防止输入脉冲振荡，并可以减小集电极的电压尖峰。

进一步地，为了保证在MOS管Q1工作时不会有较高电压加到栅极而击穿绝缘层而造成MOS管Q1损坏，上述降压调速电路104，还包括：第一二极管Q1；

上述第一二极管Q1并连连接在上述MOS管Q1的栅极和漏极之间。

通过以上的描述可以看出，在降压调速电路104中，通过上述第一二极管Q1对MOS管Q1的电压进行双向瞬态抑制，使得MOS管Q1工作时不会有较高电压加到栅极而击穿MOS管Q1的绝缘层，保证MOS管Q1工作时不会损坏。

为了使风扇降压调速装置在电源因故障而不能继续对风扇降压调速装置供电时，还可以使风扇降压调速装置继续工作，上述风扇降压调速装置，还包括：二次电池106；

上述二次电池106，分别与上述光耦隔离电路100、脉冲整形电路102和降压调速电路104连接；

上述二次电池106，分别为上述光耦隔离电路100、脉冲整形电路102和降压调速电路104供电。

其中，二次电池可以是锂电池、镍电池，还可以是其他任何可以为风扇降压调速装置提供电量的充电电池，这里不再一一赘述。

通过设置二次电池作为风扇降压调速装置的备用电源，可以在风扇突然断电的情况下，通过作为备用电源的二次电池为风扇降压调速装置供电，使得直流风扇的管理人员在给风扇供电的电源出现故障时，通过风扇降压调速装置对及时关闭直流风扇，避免了由于突然断电造成风扇损坏情况的发生。

上述的风扇降压调速电路已成功应用于低压静止无功补偿装置和有源电力滤波器装置中，根据装置运行功率情况调整输入脉冲占空比，对装置中的直流风扇进行降压调速，具有调速范围广、产品噪音小和功耗低的特点。

本实施例，还提出一种风扇设备，包括上述的风扇降压调速装置和直流风扇；

上述风扇降压调速装置与上述直流风扇连接，用于控制上述直流风扇。

综上所述，本实施例提供的风扇降压调速装置和风扇设备，通过普通光耦隔离电路中设置的普通光耦，对降压调速电路进行驱动，与现有技术中通过高速光耦对风扇降压调速装置进行驱动相比，使用价格低廉的普通光耦就可以完成对风扇降压调速装置的驱动工作，无需使用成本高昂的高速光耦，降低了风扇降压调速装置的使用成本，提高了风扇降压调速装置的使用范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上上述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应上述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种风扇降压调速装置，其特征在于，包括：依次连接的普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路；

所述普通光耦隔离电路，包括普通光耦；所述普通光耦采用如下型号的光耦中的任何一种：TLP521-1、TLP521-2、TLP521-4、4N25、4N35和6N136；

所述普通光耦隔离电路通过所述普通光耦，对所述降压调速电路进行驱动；

所述普通光耦隔离电路，包括：第一电阻、所述普通光耦和第二电阻；所述第一电阻的一端与电压源连接，另一端与所述普通光耦的原边的一端连接；所述普通光耦的副边的一端与所述第二电阻的一端连接，另一端与所述脉冲整形电路连接；所述第二电阻的另一端与所述脉冲整形电路连接；

所述脉冲整形电路，包括：第一电容、第二电容、有极性电容、第三电阻、稳压管和脉冲整形模块；所述第一电容的一端与直流电压源连接，另一端接地；所述有极性电容的一端与所述第二电阻连接，另一端接地；所述第二电容的一端与所述脉冲整形模块连接，另一端接地；所述第三电阻的一端与所述脉冲整形模块连接，另一端接地；所述稳压管的正极与直流电压源连接，负极分别与所述第二电阻和所述脉冲整形模块连接；所述脉冲整形模块，还与所述普通光耦的副边连接；

所述脉冲整形模块，采用555定时器；所述脉冲整形模块包括八个引脚，其中，第一引脚接地，第二引脚与所述第三电阻连接，第三引脚与所述降压调速电路连接，第四引脚和第八引脚分别与所述稳压管的负极连接，第五引脚与所述第二电容连接，第六引脚与所述第二引脚短接，第七引脚空接；

所述降压调速电路，包括：第五电阻、第三电容、第四电容、第二二极管、MOS管和电感；所述第五电阻并连连接在所述MOS管的栅极和漏极之间；所述第三电容的一端与直流电压源连接，另一端接地；所述第二二极管的正极与直流电压源连接，负极与所述MOS管的源极连接；所述电感的一端与所述MOS管的源级连接，另一端与所述第四电容连接；所述第四电容的一端与直流电压源连接，另一端与所述电感连接。

2.根据权利要求1所述的风扇降压调速装置，其特征在于，所述降压调速电路，还包括：第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述脉冲整形模块的所述第三引脚连接，另一端与所述MOS管的栅极连接。

3.根据权利要求1所述的风扇降压调速装置，其特征在于，所述降压调速电路，还包括：第一二极管；

所述第一二极管并连连接在所述MOS管的栅极和漏极之间。

4.根据权利要求1所述的风扇降压调速装置，其特征在于，所述MOS管采用型号为NTD20N06的场效应管。

5.根据权利要求1所述的风扇降压调速装置，其特征在于，所述风扇降压调速装置，还包括：二次电池；

所述二次电池，分别与所述普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路连接；

所述二次电池，分别为所述普通光耦隔离电路、脉冲整形电路和降压调速电路供电。

6.一种风扇设备，其特征在于，包括上述权利要求1-5所述的风扇降压调速装置和直流风扇；

所述风扇降压调速装置与所述直流风扇连接。