CN211981488U - 基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路 - Google Patents
基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，包括三档调速电路和风机保护电路；所述三档调速电路与风机保护电路连接；所述三档调速电路包括第一控制端FanCtrl1、第二控制端FanCtrl2、第一开关管、第二开关管以及风机的电源端；通过控制所述第一控制端FanCtrl1和第二控制端FanCtrl2输出信号的高低电平以及第一开关管和第二开关管的关断或开通，从而调整风机的转速；所述风机保护电路包括第一差动比较器、第二差动比较器、第一三极管、第二三极管以及Fanfail端；本实用新型实现了风机的三档调速功能以及的三档调速功以及堵转保护、端子接触不良保护和短路保护功能；延长风机的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及风机驱动技术领域，具体涉及一种基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路。
背景技术
风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。风机是中国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机，风力发电机。风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却，锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；
现有风机的控制驱动电路功能比较单一，比如风机控制驱动电路仅支持多段速调速功能或者仅支持单一的保护功能，比如堵转保护，当风机的电源端子接触不良或者出现短路时，不能对电路进行保护，因此，需要一种基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，实现风扇的三档调速功以及堵转保护、端子接触不良保护和短路保护功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，通过低成本的硬件电路实现风扇的三档调速功能以及堵转保护、端子接触不良保护和短路保护等三种保护功能，风机的给定信号为脉冲高低电平，可实现风机三档风机调速功能，分别为零速档，半速档，全速档，可大大增加风扇的使用寿命。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案实现如下：基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，包括三档调速电路和风机保护电路；所述三档调速电路与风机保护电路连接；
所述三档调速电路包括第一控制端FanCtrl1、第二控制端FanCtrl2、第一开关管、第二开关管以及风机的电源端；所述第一控制端FanCtrl1通过输出第一控制信号与所述第一开关管连接；所述第二控制端FanCtrl2通过输出第二控制信号与所述第二开关管连接；所述第一开关管与所述第二开关管并联连接；
通过控制所述第一控制信号和第二控制信号的高低电平以及第一开关管和第二开关管的关断或开通，从而调整风机的转速；
所述风机保护电路包括第一差动比较器、第二差动比较器、第一三极管、第二三极管以及Fanfail端；所述第一差动比较器的13引脚与所述第二差动比较器的8引脚连接；所述第二差动比较器的9引脚与所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的基极与所述第一控制端FanCtrl1并联连接；所述第二差动比较器的14引脚与所述Fanfail端连接；所述第二三极管的基极与发射极之间并联连接分压电阻R21；所述第二三极管的基极依次串联连接电阻R20、电阻R15以及电阻R5后与所述第一开关管和第二开关管并联连接；所述第一差动比较器的10引脚和11引脚分别连接于所述电阻R5的左右两端。
优选地，当所述第一控制信号和第二控制信号均为低电平时，所述第一开关管和第二开关管关断，所述风机电源两端的信号无法与地连接形成回路，风机电源断开，所述风机停转且处于零速状态。
优选地，当所述第一控制信号为高电平，所述第二控制信号为低电平时，所述第一开关管开通，所述第二开关管关断，所述风机的第一驱动回路接通，且所述风机处于全速状态。
优选地，当所述第一控制信号为低电平，所述第二控制信号为高电平时，所述第一开关管关断，第二开关管开通，所述风机的第二驱动回路接通，所述风机电源端的电压下降，所述风机处于半速状态。
优选地，所述第一驱动回路包括依次连接的+16V电源、电阻R1、风机电源端Fan+、风机电源端Fan-、第一开关管、电阻R6和0V地。
优选地，所述第二驱动回路包括依次连接的+16V电源、电阻R1、风机电源端Fan+、风机电源端Fan-、电阻R2、第二开关管、电阻R6和0V地。
优选地，所述风机处于全速状态且正常工作时，第二差动比较器的14引脚输出为高电平，所述电阻R6和电阻R5、电阻R15以及电阻R20串联后，与电阻R21进行分压，电阻 R21的分压电压小于第二三极管的开通电压，第二三极管不开通，所述Fanfail端输出为高电平。
优选地，当所述风机的电源端子Fan+和Fan-为正常接触状态时，所述第二差动比较器的14引脚输出为高电平，所述Fanfail端输出为高电平；当所述风机的电源端子Fan+和Fan-为断开状态时，所述第一差动比较器的11引脚的电压大于所述第一差动比较器的10引脚的电压，所述第一差动比较器的13引脚输出为高电平，所述第二差动比较器的14引脚输出为低电平,所述Fanfail端输出为低电平；当所述风机的电源端子Fan+和Fan-接触不良时，第二差动比较器的14引脚输出为高低高低的脉冲电平。
优选地，所述风机处于全速状态且正常工作时，第二差动比较器的14引脚输出为高电平，所述电阻R6和电阻R5、电阻R15以及电阻R20串联后，与电阻R21进行分压；所述风机发生短路或者堵转时，所述风机的运行电流大于正常工作电流，通过调节电阻R5、电阻 R15以及电阻R20以及电阻R21的参数，使得电阻R21的分压电压大于第二三极管的开通电压，第二三极管开通，所述Fanfail端输出为低电平。
有益效果
与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：本实用新型提供一种基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，通过低成本的硬件电路实现风扇的三档调速驱动功能以及端子接触不良保护、堵转保护和短路保护等三种保护功能，具有优越的产品使用价值，既能增加风机产品的使用寿命，又能够对风机常见的三种故障状态进行可靠保护，同时兼顾了成本优化的要求。
附图说明
图1为本实用新型三档调速电路的电路图；
图2为本实用新型正常工作时的风机保护电路的电路图；
图3为本实用新型的风机端子接触不良时的风机保护电路的电路图；
图4为本实用新型的风机短路或者堵转时的风机保护电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
如图1至图4所示，基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，包括三档调速电路和风机保护电路；所述三档调速电路与风机保护电路连接；
所述三档调速电路包括第一控制端FanCtrl1、第二控制端FanCtrl2、第一开关管TR1、第二开关管TR2以及风机的电源端；所述第一控制端FanCtrl1通过输出第一控制信号与所述第一开关管连接；所述第二控制端FanCtrl2通过输出第二控制信号与所述第二开关管连接；所述第一开关管与所述第二开关管并联连接；
所述风机的三档调速原理阐述如下：
所述风机的控制信号由第一控制端FanCtrl1和第二控制端FanCtrl2输出，所述第一控制端FanCtrl1输出第一控制信号，第二控制端FanCtrl2输出第二控制信号，所述第一控制信号和第二控制信号均为高低电平，以对应高电平为1，低电平为0进行阐述，组合后的调速档位对照表如下：
| 第一控制信号 | 第二控制信号 | 转速给定 |
| 0 | 0 | 零速 |
| 0 | 1 | 半速 |
| 1 | 0 | 全速 |
表1
如图1和表1所示，当所述第一控制信号和第二控制信号均为低电平时，所述第一开关管TR1和第二开关管TR2关断，所述风机电源两端的信号无法与地连接形成回路，风机电源断开，所述风机停转且处于零速状态。通过调节档位使风机处于零速状态，一方面可以节省电源，减少能源损耗，另一方面可以避免风机长时间处于工作状态，延长风机的使用寿命。
当所述第一控制信号为高电平，所述第二控制信号为低电平时，所述第一开关管TR1 开通，所述第二开关管TR2关断，所述风机的第一驱动回路接通，且所述风机处于全速状态。所述第一驱动回路包括依次连接的+16V电源、电阻R1、风机电源端Fan+、风机电源端Fan-、第一开关管、电阻R6和0V地。
当所述第一控制信号为低电平，所述第二控制信号为高电平时，所述第一开关管TR1 关断，第二开关管TR2开通，所述风机的第二驱动回路接通，所述风机电源端的电压下降，所述风机处于半速状态。
所述第二驱动回路包括依次连接的+16V电源、电阻R1、风机电源端Fan+、风机电源端 Fan-、电阻R2、第二开关管、电阻R6和0V地。
本实用新型的风机为低压风机，额定工作电压范围5～13.8V；本实用新型通过控制所述第一控制信号和第二控制信号的高低电平以及第一开关管TR1和第二开关管TR2的关断或开通，从而调整风机的转速，实现风机的档位调速功能，从而延长风机的使用寿命。
如图2至图4所示，图中的H表示输出为高电平，L表示输出为低电平。
所述风机保护电路包括第一差动比较器、第二差动比较器、第一三极管TR3、第二三极管TR4以及Fanfail端；所述第一差动比较器的13引脚与所述第二差动比较器的8引脚连接；所述第二差动比较器的9引脚与所述第一三极管TR3的集电极连接；所述第一三极管TR3的基极与所述第一控制端FanCtrl1并联连接；所述第二差动比较器的14引脚与所述Fanfail端连接；所述第二三极管TR4的基极与发射极之间并联连接电阻R21；所述电阻R21用于分压，当电阻R21的分压电压小于第二三极管TR4的开通电压，第二三极管TR4不开通；当电阻R21的分压电压大于第二三极管TR4的开通电压，第二三极管TR4开通。
所述第二三极管TR4的基极依次串联连接电阻R20、电阻R15以及电阻R5后与所述第一开关管TR1和第二开关管TR2并联连接；电阻R20、电阻R15以及电阻R5三者串联后与所述电阻R21分压。
所述第一差动比较器的10引脚和11引脚分别连接于所述电阻R5的左右两端。
所述第一差动比较器和第二差动比较器的信号均为LM239。
本实施例中以风机全速工作模式为例(TR1开通，TR2关断)分析电路的工作状态，对所述风机保护电路的原理进行阐述，如下表所示：
| 工作状态 | TR4开关状态 | Fanfail端电平 |
| 正常工作 | 关断 | 高 |
| 端子接触不良 | 断续开通 | 高低电平 |
| 端子短路保护 | 开通 | 低 |
| 堵转保护 | 开通 | 低 |
表2
如图2和表2所示，所述风机处于全速状态且正常工作时，第二差动比较器的14引脚输出为高电平，所述电阻R6和电阻R5、电阻R15以及电阻R20串联后，与电阻R21进行分压，电阻R21的分压电压小于第二三极管TR4的开通电压，第二三极管TR4不开通，所述 Fanfail端输出为高电平。
如图3和表2所示，所述风机的电源端子Fan+和Fan-接触不良时，存在正常接触和断开两种状态，当所述风机的电源端子Fan+和Fan-为正常接触状态时，第二差动比较器的14 引脚输出为高电平，所述Fanfail端输出为高电平。当所述风机的电源端子Fan+和Fan-为断开状态时，所述第一差动比较器的11引脚的电压大于所述第一差动比较器的10引脚的电压，所述第一差动比较器的13引脚输出为高电平，所述第二差动比较器的14引脚输出为低电平,所述Fanfail端输出为低电平；所述风机的电源端子Fan+和Fan-接触不良时，第二差动比较器的14引脚输出为高低高低的脉冲电平，从而在风机的电源端子Fan+和Fan- 接触不良时，对电路进行保护，避免风机的损坏，延长风机的使用寿命。
如图4和表2所示，所述风机处于全速状态且正常工作时，第二差动比较器的14引脚输出为高电平，所述电阻R6和电阻R5、电阻R15以及电阻R20串联后，与电阻R21进行分压；所述风机发生短路或者堵转时，所述风机的运行电流大于正常工作电流，通过调节电阻R5、电阻R15以及电阻R20以及电阻R21的参数，使得电阻R21的分压电压大于第二三极管TR4的开通电压，第二三极管TR4开通，所述Fanfail端输出为低电平，从而在风机发生短路或者堵转时，对电路进行保护，能有效避免风机的损坏，延长风机的使用寿命。
本实用新型通过低成本的硬件电路实现风扇的三档调速驱动功能以及端子接触不良保护、堵转保护和短路保护等三种保护功能，具有优越的产品使用价值，既能增加风机产品的使用寿命，又能够对风机常见的三种故障状态进行可靠保护，同时兼顾了成本优化的要求。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准；根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (6)
1.基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，其特征在于，包括三档调速电路和风机保护电路；所述三档调速电路与风机保护电路连接；
所述三档调速电路包括第一控制端FanCtrl1、第二控制端FanCtrl2、第一开关管、第二开关管以及风机的电源端；所述第一控制端FanCtrl1通过输出第一控制信号与所述第一开关管连接；所述第二控制端FanCtrl2通过输出第二控制信号与所述第二开关管连接；所述第一开关管与所述第二开关管和电阻R2并联连接；
通过控制所述第一控制信号和第二控制信号的高低电平以及第一开关管和第二开关管的关断或开通，从而调整风机的转速；
所述风机保护电路包括第一差动比较器、第二差动比较器、第一三极管、第二三极管以及Fanfail端；所述第一差动比较器的13引脚与所述第二差动比较器的8引脚连接；所述第二差动比较器的9引脚与所述第一三极管的集电极连接；所述第一三极管的基极与所述第一控制端FanCtrl1并联连接；所述第二差动比较器的14引脚与所述Fanfail端连接；所述第二三极管的基极与发射极之间并联连接分压电阻R21；所述第二三极管的基极依次串联连接电阻R20、电阻R15以及电阻R5后与所述第一开关管和第二开关管并联连接；所述第一差动比较器的10引脚和11引脚分别连接于所述电阻R5的左右两端。
2.根据权利要求1所述的基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路,其特征在于：当所述第一控制信号和第二控制信号均为低电平时，所述第一开关管和第二开关管关断。
3.根据权利要求1所述的基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路,其特征在于：当所述第一控制信号为高电平，所述第二控制信号为低电平时，所述第一开关管开通，所述第二开关管关断，所述风机的第一驱动回路接通。
4.根据权利要求1所述的基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路,其特征在于：当所述第一控制信号为低电平，所述第二控制信号为高电平时，所述第一开关管关断，第二开关管开通，所述风机的第二驱动回路接通。
5.根据权利要求3所述的基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路,其特征在于：所述第一驱动回路包括依次连接的+16V电源、电阻R1、风机电源端Fan+、风机电源端Fan-、第一开关管、电阻R6和0V地。
6.根据权利要求4所述的基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路，其特征在于：所述第二驱动回路包括依次连接的+16V电源、电阻R1、风机电源端Fan+、风机电源端Fan-、电阻R2、第二开关管、电阻R6和0V地。
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| CN202020534176.6U CN211981488U (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 基于低压风机的低成本多功能驱动保护电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114063526A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-18 | 江苏科技大学 | 一种电机档位控制电路和控制方法 |
| CN114123888A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 江苏科技大学 | 一种多电平切档电路与控制方法 |
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- 2020-04-13 CN CN202020534176.6U patent/CN211981488U/zh active Active
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| CN114063526B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-04-23 | 江苏科技大学 | 一种电机档位控制电路和控制方法 |
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