CN209414123U - 风扇缓启电路及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风扇缓启电路及系统，该电路包括包括：延时开关电路，以及与延时开关电路分别相连的第一电阻和第二电阻；其中，延时开关电路设置有保护电路连接端，保护电路连接端用于连接至外设保护电路，并接收经过外设保护电路的电流；延时开关电路还设置有开关管，用于在满足导通条件后导通；第一电阻用于连接至风扇；第二电阻用于经开关管连接至风扇；第一电阻和第二电阻均用于限制电流的电流值。本实用新型通过两个电阻配合一个延时开关电路，构成一个两阶段的风扇缓启电路，来限制直流风扇启动时的电流冲击，因此可以设置较低的风扇过流保护限值，有效降低电源所需的功率余量，进而缓解电源的供电成本浪费问题。

Description

风扇缓启电路及系统

技术领域

本实用新型涉及工业技术领域，尤其是涉及一种风扇缓启电路及系统。

背景技术

直流风扇又可以成为冷却风扇，产品中的关键部件在运行时通常会产生热量，而直流风扇可以为关键部件进行散热。但是因为直流风扇为旋转机械部件，所以在实际应用中可能会发生风扇堵转的情形；另外，由于直流风扇的电机特性，使得直流风扇在堵转时会产生数倍于直流风扇额定功率的功率冲击，因此需要对直流风扇配置过流保护电路。目前，过流保护电路的过载保护电流限制值通常设置为直流风扇额定电压的两倍，因此直流风扇驱动电源需要提供两倍额定功率余量。又因为风扇驱动电源与控制系统电源会公用一个主电源，因此主电源需要有至少两倍的功率余量，导致供电成本浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种风扇缓启电路及系统，可以降低电源所需的功率余量，进而有效缓解电源的供电成本浪费问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种风扇缓启电路，包括：延时开关电路，以及与延时开关电路分别相连的第一电阻和第二电阻；其中，延时开关电路设置有保护电路连接端，保护电路连接端用于连接至外设保护电路，并接收经过外设保护电路的电流；延时开关电路还设置有开关管，用于在满足导通条件后导通；第一电阻用于连接至风扇；第二电阻用于经开关管连接至风扇；第一电阻和第二电阻均用于限制电流的电流值。

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，上述延时开关电路还包括与开关管连接的延时电路，用于通过保护电路连接端与外设保护电路连接，以接收经过外设保护电路的电流；延时电路还用于在预设时长内达到开关管的导通条件。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，上述延时电路包括依次连接的第三电阻和电容。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，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，上述延时电路还设置有三极管；其中，三极管的发射极连接至第三电阻的一端；三极管的集电极经第四电阻连接至电容的一端；三极管的基极经第五电阻连接至第三电阻和电容之间。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，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，上述三极管为PNP三极管。

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，上述开关管为PMOS开关管。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，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，上述开关管的栅极连接至三极管的集电极。

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，上述延时开关电路还并联有续流二极管，用于保护开关管。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种风扇缓启系统，包括如第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式任一项所述的风扇缓启系统，以及与上述风扇缓启电路分别连接的外设保护电路和风扇。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述外设保护电路连接有电源。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施提供的风扇缓启电路及系统，包括延时开关电路，以及与延时开关电路分别连接的第一电阻和第二电阻，其中，延时开关电路通过保护电路连接端连接至外设保护电路，并接收经过外设保护电路的电流，另外，上述延时开关保护电路还设置有开关管，该开关管在满足导通条件后导通，第一电阻和第二电阻均用于限制上述电流的电流值，并且第一电阻用于连接至风扇，以及第二电阻用于经上述开关管连接至风扇。本实用新型实施例通过两个电阻配合一个延时开关电路，构成一个两阶段的风扇缓启电路，来限制直流风扇启动时的电流冲击，因此可以设置较低的风扇过流保护限值，有效降低电源所需的功率余量，进而缓解电源的供电成本浪费问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种风扇缓启电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种风扇缓启电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种风扇缓启系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种风扇缓启系统的结构示意图。

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，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

直流风扇通常配置有过流保护电路，其中，过流保护电路的限制值选择是个关键问题，若过流保护限值(也即，过载保护电流限制值)设置过大则保护效果不好，若过流保护限值设置过小则将造成直流风扇在启动时反复触发保护电路而导致直流风扇启动困难甚至直流风扇无法启动。目前，通常将风扇过流限值设置在直流风扇额定电流的两倍左右，从而使风扇驱动电源需要提供两倍的额定功率余量，又因为风扇驱动电源与控制系统电源共用一个主电源，因此主电源需要提供两倍的额定功率余量，导致主电源的成本浪费。

基于此，本实用新型实施例提供的一种风扇缓启电路及系统，可以降低电源所需的功率余量，进而有效缓解电源的供电成本浪费问题。

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缓启电路进行详细介绍，参见图1所示的一种风扇缓启电路的结构示意图，该电路包括延时开关电路110，以及与延时开关电路110分别相连的第一电阻120和第二电阻130。

其中，考虑到延时开关电路需要连接至过流保护电路(也即，外设保护电路)，因此延时开关电路110设置有保护电路连接端，通过保护电路连接端连接至外设保护电路，并接收经过外设保护电路的电流。另外，延时开关电路还设置有开关管，用于在满足导通条件后导通，通过设置开关管，实现在开关管导通前后两阶段地向风扇传输电流。具体的，延时开关电路中设置有由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和三极管Q1组成的延时电路，延时电路与上述开关管连接，当延时电路中的电容C1电压达到电源电压附近时，三极管Q1截止，导致开关管栅极经电阻R3接地，进而使Q2导通，即开关管的导通条件为延时电路中的电容C1达到电源电压。

第一电阻120用于连接至风扇，第二电阻130用于经开关管连接至风扇，即当开关管未导通时，电流经过第一电阻传输至风扇；当开关管导通时，电流分别经过第一电阻和第二电阻传输至风扇，构成一个两阶段的风扇缓启电路。另外，第一电阻120和第二电阻130均用于限制电流的电流值，通过第一电阻和第二电阻的限流作用，可以使流过风扇的电流限制在额定电流附近，即使风扇过流限制设置较低，风扇启动时也不会触发过流保护电路，从而使风扇顺利启动。

本实用新型实施提供的风扇缓启电路及系统，包括延时开关电路，以及与延时开关电路分别连接的第一电阻和第二电阻，其中，延时开关电路通过保护电路连接端连接至外设保护电路，并接收经过外设保护电路的电流，另外，上述延时开关保护电路还设置有开关管，该开关管在满足导通条件后导通，第一电阻和第二电阻均用于限制上述电流的电流值，并且第一电阻用于连接至风扇，以及第二电阻用于经上述开关管连接至风扇。本实用新型实施例通过两个电阻配合一个延时开关电路，构成一个两阶段的风扇缓启电路，来限制直流风扇启动时的电流冲击，因此可以设置较低的风扇过流保护限值，有效降低电源所需的功率余量，进而缓解电源的供电成本浪费问题。

为了便于对上述实施例进行理解，本实用新型实施例还提供了另一种风扇缓启电路，参见图2所示的另一种风扇缓启电路的结构示意图。

上述延时开关电路还包括与开关管连接的延时电路，延时电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和三极管Q1组成，用于通过保护电路连接端与外设保护电路连接，以接收经过外设保护电路的电流，具体的，延时电路包括依次连接的第三电阻R1和电容C1，另外，三极管Q1的发射极连接至第三电阻R1的一端；三极管Q1的集电极经第四电阻R3连接至电容C1的一端；三极管的基极经第五电阻R2连接至第三电阻R1和电容之间C1。进一步的，上述三极管为PNP三极管，是由两块P型半导体中间夹着一块N型半导体所组成的三极管。

另外，上述开关管Q2为PMOS(positive channel Metal Oxide Semiconductor，正通道金属氧化物半导体)开关管，并且开关管Q2的栅极连接至三极管的集电极。进一步的，第一电阻为R5，第二电阻为R4，R4经开关管Q2连接至风扇。

进一步的，延时开关电路还并联有续流二极管D1，与延时开关电路形成回路，使其产生的高电动势在回路中以续电流方式消耗，从而用于保护上述开关管Q2不被损坏。

为了便于对上述实施例提供的电路进行理解，本实用新型实施例还提供了风扇缓启电路的工作过程，工作过程如下所示：

(1)风扇启动时，VCC(Volt Current Condenser，电源)经过流保护电路，再经过电阻R5供给风扇，风扇得电开始启动，但是由于电阻R5的限流作用，使流过风扇的电流限制在额定电流附近。另外，由于上电初始时，电容C1两端的电压为0，因此三极管Q1经基极R2导通，进而导致Q2的栅极电压被Q1钳位到0V，即Q2未导通。此时，风扇处于启动的第一阶段。

在延时电路工作过程中，风扇已经开始旋转，因为延时开关电路中串联有R5，所以风扇两端电压并未达到额定电压，因此转速也未达到额定转速。另外，由于风扇转动将产生反电动势，并且反电动势增加了风扇内部等效阻抗。

(2)电容C1经过电阻R1和电阻R2充电，延时电路在预设时长内达到开关管的导通条件。具体的，在一定时长后，电容C1电压充至电源VCC提供的电压附近，Q1截止，导致Q2栅极经R3接地，即连接至GND(Ground，电线接地端)，此时Q2满足导通条件，Q2导通。

此时，VCC提供的电流经过流保护电路后，经过第二电阻R4和第一电阻R5并联给风扇供电。另外，第二电阻R4的阻抗应远小于第一电阻R5的阻抗，同时第二电阻R4还应远小于风扇的内阻，以使风扇两端电压接近于额定电压。此时风扇加速转动，并最终稳定在额定工况，此过程为风扇启动的第二阶段。具体实施时，本实用新型实施例提供的风扇缓启电路可以将风扇启动或者风扇堵转是的冲击功率限制在风扇额定功率的1.2倍以内，甚至可以将冲击功率限制在风扇额定功率附近，从而显著降低了电源所需的功率余量，进而降低了系统电源的成本。

优选的，考虑到风扇缓启电路的安全性以及风扇缓启电路的体积，上述第一电阻和第二电阻均为NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)电阻，NTC电阻具有自限温的特性，而且与普通功率电阻相比体积可以小很多。另外，由于NTC电阻的性质，通过调节NTC电阻的阻值还可以使风扇缓启电路工作在稳定的某个温度。

另外，当风扇堵转时，风扇等效阻抗降低，导致流过风扇的电流迅速增大，当该电流值大于风扇过流保护限值时，过流保护电路执行保护动作，切断电源向风扇的供电。切断供电后，电容C1上存储的电能将释放到风扇上，直至电容C1存储的电能为0.当过流保护电路恢复供电后，风扇将再一次进入第一阶段启动过程，然后进入第二阶段启动过程。

例如，上述过流保护电路采用MP5016GQH-Z集成芯片，并将该集成芯片的过载保护电流限制值设置为1A；风扇为3个120mm*120mm*25mm的12V大尺寸风扇，每个风扇额定电流为0.3A，得到总额定电流为0.9A。具体的，风扇缓启电路中的延时开关电路由R1、R2、C1以及Q1、Q2组成，得到一个约10s的延时开关，另外，第一电阻R5的参数选择为NTC50D-9，第二电阻R4的参数选择为NTC5D-11。

本实用新型实施例提供的风扇缓启电路可以使风扇分阶段启动，并通过选择每一阶段的限流电阻值，即分别设置第二电阻R4和第一电阻R5的阻值，使风扇电流不超过额定电流，并且随着转速的增加，风扇的反电动势不断增加，因此风扇的等效阻抗也在这个过程中不断增加，最终达到风扇的额定工况。因此，即使限流保护电路的限制值设置在风扇额定工作电流附近，风扇在启动过程中也不会出发该保护，而使风扇顺利启动。同时，该电路也能保证风扇的堵转保护及再启动正常工作。

综上所述，本实用新型实施例通过两个电阻配合一个延时开关电路，构成一个两阶段的风扇缓启电路，来限制直流风扇启动时的电流冲击，因此可以设置较低的风扇过流保护限值，有效降低电源所需的功率余量，进而缓解电源的供电成本浪费问题。另外，本实用新型实施例提供的风扇缓启电路结构简单，可靠性较高，成本低廉，极大的降低了电源的功率余量，具有很高的实用价值。

对于前述实施例提供的风扇缓启电路，本实用新型实施例还提供了一种风扇缓启系统，参见图3所示的一种风扇缓启系统的结构示意图，该风扇缓启系统包括前述实施例提供的风扇缓启电路100，以及与风扇缓启电路100分别连接的外设保护电路200和风扇300。

进一步的，外设保护电路200连接有电源VCC，通过VCC提供风扇启动所需电流，电流依次流经外设保护电路、风扇缓启电路和风扇，进而使风扇启动。因为本实用新型实施例提供的风扇缓启电路是通过两个电阻配合一个延时开关电路，构成一个两阶段的风扇缓启电路，来限制直流风扇启动时的电流冲击，因此可以设置较低的风扇过流保护限值，有效降低电源所需的功率余量，进而缓解电源的供电成本浪费问题。

为便于对上述实施例提供的风扇缓启系统进行理解，本实用新型实施例还提供了另一种风扇缓启系统，参见图4所示的另一种风扇缓启系统的结构示意图，该装置包括依次连接的电源VCC、外设保护电路、风扇缓启电路以及风扇。具体的，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1及三极管Q1构成一个延时电路，在该延时电路得电后延时一段时间触发PMOS开关管导通。另外，M1代表风扇，D1为风扇的续流二极管，第二电阻R4和第一电阻R5为均NTC电阻。

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，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风扇缓启电路，其特征在于，包括：延时开关电路，以及与所述延时开关电路分别相连的第一电阻和第二电阻；其中，

所述延时开关电路设置有保护电路连接端，所述保护电路连接端用于连接至外设保护电路，并接收经过所述外设保护电路的电流；所述延时开关电路还设置有开关管，用于在满足导通条件后导通；

所述第一电阻用于连接至风扇；所述第二电阻用于经所述开关管连接至所述风扇；所述第一电阻和所述第二电阻均用于限制所述电流的电流值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述延时开关电路还包括与所述开关管连接的延时电路，用于通过所述保护电路连接端与所述外设保护电路连接，以接收经过所述外设保护电路的电流；

所述延时电路还用于在预设时长内达到所述开关管的导通条件。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述延时电路包括依次连接的第三电阻和电容。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述延时电路还设置有三极管；其中，

所述三极管的发射极连接至所述第三电阻的一端；所述三极管的集电极经第四电阻连接至所述电容的一端；所述三极管的基极经第五电阻连接至所述第三电阻和所述电容之间。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述三极管为PNP三极管。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管为PMOS开关管。

7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述开关管的栅极连接至所述三极管的集电极。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述延时开关电路还并联有续流二极管，用于保护所述开关管。

9.一种风扇缓启系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的风扇缓启系统，以及与所述风扇缓启电路分别连接的外设保护电路和风扇。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述外设保护电路连接有电源。