CN210958196U - 节能风扇电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能风扇电源，其包括壳体和装于壳体的电路板，电路板具有电源电路，电源电路包括输入端和输出端并具有控制芯片和变压器，所述输出端用于连接负载，变压器具有初级绕组、辅助绕组和次级绕组，控制芯片包括6个引脚，引脚3、5共点连接到辅助绕组的一端，引脚1、5共点连接到启动电路，初级绕组的一端通过启动电路和整流滤波电路连接于外部电源，另一端连接外部功率MOS管Q1，引脚4连接限流感应电路和分流电路分别用于电流限制和进行电流检测，所述限流感应电路和分流电路并联后连接到外部功率MOS管Q1。该电源同时通过限流感应电路和分流电路，进行限流和电流检测，以确保稳定的电压输出，实现节能降耗的目的。

Description

节能风扇电源

技术领域

本实用新型涉及电源设备技术领域，具体涉及一种节能风扇电源。

背景技术

虽然当今交流变频调速非常普遍但是变频调速受限于异步电机的低效率，电机运转在低速时转矩变小，谐波损耗大，速度变动率大，动态性能不佳等缺失；虽然采用速度死循环矢量控制或直接转矩控制变频器时其可以满足性能需要，但是购置费用偏高，而且异步电机的效率、低速发热仍然无法改善。通常，无刷直流电机的综合节电率比交流变频要高出20％。

要想在荷载变化时维持转速不变，必须采用闭环控制，通过速度负反馈来实现，直流励磁的磁路在电工设备中的应用，除了直流电磁铁(直流继电器、直流接触器等)外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同，但是它们的结构基本上一样，都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换。

根据供电方式的不同，电机有直流电机和交流电机两种类型。电子扇中使用的风扇电机为直流电机，供电电压为+12V，转速在1000～10000转/分之间。

变频电机具有直流电机特性、却采用交流电机的结构。也就是说，虽然外部接入的是直流电，却采用直流-交流变压变频器控制技术，电机本体完全按照交流电机的原理去工作的。因此，变频电机也叫“自控变频同步电机”，电动机的转速n取决于控制器的所设定的频率f。

变频电机的驱动电路由主回路和控制回路两部分组成，现在已经将这两部分集成到同一个芯片中，这样只要使用一个器件便可实现变频电机的全部控制功能，简化了电路结构。随着工业界对节能和噪声抑制的日益重视，许多工业产品都趋向采用无刷电机，对电机微控制器提出了更高要求。

直流电机调速方式有两种：调压调速和调频调速。采用有刷电机的普通风扇可以通过调压方式改变转速，而采用变频电机的风扇，只能通过调频方式进行调速。

对于有刷电机来说，改变供电电压，则是改变转子绕组中电流从而改变磁场强度和转矩，电机的转速随着转矩的增加而升高，随着转矩的减小而降低。这种电机在负载阻力增大时，电机的转速会随之下降。要想在荷载变化时维持转速不变，必须采用闭环控制，通过速度负反馈来实现，因此控制电路比较复杂。

目前直流风扇电源主要是对应因直流风扇启动的瞬间将耗费较大的启动电流，在AC风扇是以AC启动电容来作为启动辅助，但在直流电机启动时则须储存较大能量于电路中，这样将消耗更多的能量。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种节能效果好、同时兼具电流检测和限流功能的节能风扇电源。

一种节能风扇电源，其包括壳体和装于壳体的电路板，所述电路板具有电源电路，所述电源电路包括输入端和输出端，所述输入端用于接入外部电压，所述输出端用于连接负载，所述电源电路具有控制芯片和变压器，所述变压器具有初级绕组、辅助绕组和次级绕组，所述控制芯片包括6个引脚，分别为引脚1-引脚6，所述引脚3和引脚5共点连接到辅助绕组的一端，所述引脚1和引脚5共点连接到启动电路，所述初级绕组的一端通过启动电路和一个整流滤波电路连接于外部电源，另一端连接一个外部功率MOS管Q1，所述引脚4连接限流感应电路和分流电路分别用于电流限制和进行电流检测，所述限流感应电路和分流电路并联后连接到外部功率MOS管Q1。

具体地，所述启动电路包括启放电电阻R2，用于启动电路兼放电，所述启放电电阻R2共用一个电阻，所述启放电电阻R2一端通过一个电阻R11连接于所述引脚1和引脚5的共点，另一端与输入端的零线连接，所述启放电电阻R2与引脚连接的一端通过一个电阻R1连接到输入端的火线。

优选地，所述初级绕组的输入线路上设有升流电容C1，所述升流电容C1的电容量为33uF，用于提升启动电流，所述变压器采用EI-28铁芯，Ae为0.86cm²。

进一步地，所述分流电路包括多个分流电阻，多个分流电阻包括并联设置的电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，所述限流感应电路包括限流电阻R12和限流电容C4，所述限流电阻R12与限流电容C4并联连接于引脚4，所述限流电阻R12与多个分流电阻共点连接于外部功率MOS管Q1的漏极，所述限流电容C4和多个分流电阻共点接地，所述限流电阻R12与限流电容C4用于过滤启动时的冲击电流。

进一步地，所述引脚6连接有驱动电路，所述驱动电路连接所述外部功率MOS管Q1的栅极，所述引脚6输出PWM脉冲驱动外部功率MOS管Q1，所述变压器在驱动电路的驱动下产生交变的感应磁场，耦合到辅助绕组和次级绕组，辅助绕组和次级绕组感应产生电压。

优选地，所述引脚5依次串联电阻R16、二极管D3后连接到辅助绕组，所述二极管D3输入端连接于辅助绕组而输出端连接电阻R16，所述次级绕组连接有一个噪声吸收电路18，所述噪声吸收电路18包括吸噪二极管D4、吸噪电容C9和吸噪电阻，所述吸噪电容C9和吸噪电阻串联后与吸噪二极管D4并联。

进一步地，所述输出端在连接负载的前端设有共模噪声抑制电路，以防止风扇电机的电磁干扰逸出，所述共模噪声抑制电路包括环形共模电感LF2。

优选地，所述引脚2外接有输出反馈电路，所述输出反馈电路包括光耦器和反馈分压电路，所述光耦器连接于反馈分压电路与引脚2之间，所述反馈分压电路连接于初级绕组的正极线路上，输出电压经电阻分压取样后，经光耦器反馈至引脚2，以确保稳定的输出电压给负载供电。

进一步地，所述节能风扇电源还包括过电压保护电路，所述过电压保护电路包括分压电阻R15，所述分压电阻R15一端连接到控制芯片的引脚3，另一端连接到辅助绕组，所述控制芯片的引脚3还通过一个电阻R19接地。

进一步地，所述节能风扇电源还包括尖波吸收电路，所述尖波吸收电路的输入端连接至所述升流电容的正极端，所述尖波吸收电路的输出端连接至所述初级绕组的输入端，所述尖波吸收电路包括二极管D1以及电阻R8、电阻R9和电容C3，所述电阻R8、电阻R9和电容C3并联联接后与二极管D1串联联接，所述二极管D1的正向输入端连接于初级绕组。

上述节能风扇电源中，在启动电路的带动下，通过辅助绕组给控制芯片供电，同时通过限流感应电路和分流电路，分别用于电流限制和进行电流检测，以确保稳定的输出电压给设备供电，在保证系统安全运行的前提下，实现节能降耗的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例的节能风扇电源的电路示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，示出本实用新型实施例的一种节能风扇电源，其包括壳体和装于壳体的电路板(图未示)，所述电路板具有电源电路100，所述电源电路100包括输入端和输出端，所述输入端用于接入外部电压，所述输出端用于连接负载，所述电源电路100具有控制芯片U1和变压器T1，所述变压器T1具有初级绕组10、辅助绕组11和次级绕组12，所述控制芯片U1包括6个引脚，分别为引脚1-引脚6，所述引脚3和引脚5共点连接到辅助绕组11的一端，所述引脚1和引脚5共点连接到启动电路20，所述初级绕组10的一端通过启动电路20和一个整流滤波电路21连接于外部电源，另一端连接一个外部功率MOS管Q1，所述引脚4连接限流感应电路31和分流电路32分别用于电流限制和进行电流检测，所述限流感应电路31和分流电路32并联后连接到外部功率MOS管Q1。

具体地，所述启动电路20包括启放电电阻R2，用于启动电路20兼放电，所述启放电电阻R2共用一个电阻，所述启放电电阻R2一端通过一个电阻R11连接于所述引脚1和引脚5的共点，另一端与输入端的零线连接，所述启放电电阻R2与引脚连接的一端通过一个电阻R1连接到输入端的火线。所述输入端设有突波突流保护电路211和高压整流滤波电路212，用于将输入的外部电源电压进行整流滤波。所述高压整流滤波电路212连接有启动电路20，所述引脚5为所述控制芯片20的供电脚，是电压输入引脚，用于输入经过整流滤波处理的外部电源电压，所述电压达到启动电压18V时，启动所述控制芯片U1。

优选地，所述初级绕组10的输入线路上设有升流电容C1，所述升流电容C1的电容量为33uF，用于提升启动电流，所述变压器T1采用EI-28铁芯，Ae优选为0.86cm²以上。本实施例的电源的升流电容C1大于一般需求电容量，C1采用容值为33uF的大容量电容，同时变压器采用的变压器EI-28铁心，Ae高达0.86cm*cm，以争取高达数倍的启动电流。

具体地，所述分流电路32包括多个分流电阻，多个分流电阻包括并联设置的电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，所述限流感应电路31包括限流电阻R12和限流电容C4，所述限流电阻R12与限流电容C4并联连接于引脚4，所述限流电阻R12与多个分流电阻共点连接于外部功率MOS管Q1的漏极，所述限流电容C4和多个分流电阻共点接地，所述限流电阻R12与限流电容C4用于过滤启动时的冲击电流。

进一步地，所述引脚6连接有驱动电路40，所述驱动电路40连接所述外部功率MOS管Q1的栅极，所述引脚6输出PWM脉冲驱动外部功率MOS管Q1，所述变压器T1在驱动电路的驱动下产生交变的感应磁场，耦合到辅助绕组11和次级绕组12，辅助绕组11和次级绕组12感应产生电压。所述驱动电路40包括二极管D2、电阻R13和电阻R14，二极管D2与电阻R14串联后与电阻R13并联，然后共点连接到外部功率MOS管Q1的栅极。通过驱动电路40连接至所述电源变压器10，所述开关管Q1以贴片方式设置于所述电路板上，所述引脚6输出高电平时，所述外部功率MOS管Q1导通，使所述电源变压器20进入工作状态。

优选地，所述引脚5依次串联电阻R16、二极管D3后连接到辅助绕组11，所述二极管D3输入端连接于辅助绕组11而输出端连接电阻R16。所述次级绕组12连接有一个噪声吸收电路18，所述噪声吸收电路18包括吸噪二极管D4、吸噪电容C9和吸噪电阻R20、21，所述吸噪电容C9和吸噪电阻R20、21串联后与吸噪二极管D4并联。电源电路通过吸噪二极管D4和电阻R16提供一个平稳的供电线路，使电源正常运作。

进一步地，为防止电机电枢在调压改变转速时的磁场强度改变换时产生躁音噪声干扰电路，所述输出端在连接负载的前端设有共模噪声抑制电路50，以防止风扇电机的电磁干扰逸出，所述共模噪声抑制电路50包括环形共模电感LF2。

优选地，所述引脚2外接有输出反馈电路60，所述输出反馈电路60包括光耦器61和反馈分压电路62，所述光耦器61连接于反馈分压电路62与引脚2之间，所述反馈分压电路62连接于初级绕组10的正极线路上，输出电压经电阻分压取样后，经光耦器反馈至引脚2，以确保稳定的输出电压给负载供电。因此，引脚2为电压输出远端反馈输入引脚。

进一步地，所述节能风扇电源还包括过电压保护电路16，所述过电压保护电路16包括分压电阻R15，所述分压电阻R15一端连接到控制芯片U1的引脚3，另一端连接到辅助绕组11，所述控制芯片U1的引脚3还通过一个电阻R19接地。

进一步地，所述节能风扇电源还包括尖波吸收电路17，所述尖波吸收电路17的输入端连接至所述升流电容C1的正极端，所述尖波吸收电路17的输出端连接至所述初级绕组10的输入端，所述尖波吸收电路17包括二极管D1以及电阻R8、电阻R9和电容C3，所述电阻R8、电阻R9和电容C3并联联接后与二极管D1串联联接，所述二极管D1的正向输入端连接于初级绕组10。所述尖波吸收电路17用于降低所述网通电源电路100的输入端引入的尖波信号对所述电源变压器10的影响。

上述节能风扇电源中，在启动电路20的带动下，通过辅助绕组11给控制芯片U1供电，同时通过限流感应电路31和分流电路32，分别用于电流限制和进行电流检测，以确保稳定的输出电压给设备供电，在保证系统安全运行的前提下，实现节能降耗的目的。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种节能风扇电源，包括壳体和装于壳体的电路板，所述电路板具有电源电路，所述电源电路包括输入端和输出端，所述输入端用于接入外部电压，所述输出端用于连接负载，其特征在于，所述电源电路具有控制芯片和变压器，所述变压器具有初级绕组、辅助绕组和次级绕组，所述控制芯片包括6个引脚，分别为引脚1-引脚6，所述引脚3和引脚5共点连接到辅助绕组的一端，所述引脚1和引脚5共点连接到一个启动电路，所述初级绕组的一端通过启动电路和一个整流滤波电路连接于外部电源，另一端连接一个外部功率MOS管Q1，所述引脚4连接限流感应电路和分流电路分别用于电流限制和进行电流检测，所述限流感应电路和分流电路并联后连接到外部功率MOS管Q1。

2.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述启动电路包括启放电电阻R2，用于启动电路兼放电，所述启放电电阻R2共用一个电阻，所述启放电电阻R2一端通过一个电阻R11连接于所述引脚1和引脚5的共点，另一端与输入端的零线连接，所述启放电电阻R2与引脚连接的一端通过一个电阻R1连接到输入端的火线。

3.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述初级绕组的输入线路上设有升流电容C1，所述升流电容C1的电容量为33uF，用于提升启动电流，所述变压器采用EI-28铁芯，Ae为0.86cm²。

4.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述分流电路包括多个分流电阻，多个分流电阻包括并联设置的电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，所述限流感应电路包括限流电阻R12和限流电容C4，所述限流电阻R12与限流电容C4并联连接于引脚4，所述限流电阻R12与多个分流电阻共点连接于外部功率MOS管Q1的漏极，所述限流电容C4和多个分流电阻共点接地，所述限流电阻R12与限流电容C4用于过滤启动时的冲击电流。

5.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述引脚6连接有驱动电路，所述驱动电路连接所述外部功率MOS管Q1的栅极，所述引脚6输出PWM脉冲驱动外部功率MOS管Q1，所述变压器在驱动电路的驱动下产生交变的感应磁场，耦合到辅助绕组和次级绕组，辅助绕组和次级绕组感应产生电压。

6.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述引脚5依次串联电阻R16、二极管D3后连接到辅助绕组，所述二极管D3输入端连接于辅助绕组而输出端连接电阻R16，所述次级绕组连接有一个噪声吸收电路18，所述噪声吸收电路18包括吸噪二极管D4、吸噪电容C9和吸噪电阻，所述吸噪电容C9和吸噪电阻串联后与吸噪二极管D4并联。

7.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述输出端在连接负载的前端设有共模噪声抑制电路，以防止风扇电机的电磁干扰逸出，所述共模噪声抑制电路包括环形共模电感LF2。

8.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述引脚2外接有输出反馈电路，所述输出反馈电路包括光耦器和反馈分压电路，所述光耦器连接于反馈分压电路与引脚2之间，所述反馈分压电路连接于初级绕组的正极线路上，输出电压经电阻分压取样后，经光耦器反馈至引脚2，以确保稳定的输出电压给负载供电。

9.如权利要求1所述的节能风扇电源，其特征在于，所述节能风扇电源还包括过电压保护电路，所述过电压保护电路包括分压电阻R15，所述分压电阻R15一端连接到控制芯片的引脚3，另一端连接到辅助绕组，所述控制芯片的引脚3还通过一个电阻R19接地。

10.如权利要求3所述的节能风扇电源，其特征在于，所述节能风扇电源还包括尖波吸收电路，所述尖波吸收电路的输入端连接至所述升流电容的正极端，所述尖波吸收电路的输出端连接至所述初级绕组的输入端，所述尖波吸收电路包括二极管D1以及电阻R8、电阻R9和电容C3，所述电阻R8、电阻R9和电容C3并联联接后与二极管D1串联联接，所述二极管D1的正向输入端连接于初级绕组。

Images