CN212657025U - 一种恒定低转速控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒定低转速控制电路，涉及直流无刷风扇控制领域。主要解决通过对电机绕组线圈的直径和匝数变化来降低转速的现有方案所存在的工艺成本高、无法适用小尺寸风扇、转速受电压波动影响大等缺陷。该恒定低转速控制电路包括：集成有霍尔开关单元(31)的电机驱动芯片(3)；以及微控制器(1)，所述微控制器(1)与所述电机驱动芯片(3)相连，用于接收所述电机驱动芯片(3)反馈的实际转速、以及向所述电机驱动芯片(3)发送PWM信号。

Description

一种恒定低转速控制电路

技术领域

本实用新型涉及直流无刷风扇控制电路，尤指能够在外部输入电压变化时仍使直流无刷风扇维持恒定低转速运转的恒定低转速控制电路。

背景技术

当要求直流无刷风扇在额定电压下以较低转速运转时，一般地，是通过减小驱动电机绕组线圈的直径并增加线圈匝数来增加驱动电机的阻抗，减小激磁电流，来达到降低转速的目的。

但是，当驱动电机绕组线圈的直径小到一定程度时，绕制过程中容易发生断线不良，降低了产品的合格率，提高了工艺成本。另外，由于驱动电机结构尺寸的限制，电机绕组线圈的匝数不可能无限增加。如此的话，通过减少驱动电机绕组线圈的直径并增加线圈匝数来降低风扇的转速，只能在有限的范围内进行。特别是对小尺寸风扇，要实现超低转速更是变得不可能。

特别地，当要求直流无刷风扇在变化的外部输入电压下仍保持恒定的低转速运转，风扇行业则是采用专用的集成电路来解决，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种恒定低转速控制电路，以解决相关技术存在的工艺成本高、无法适用小尺寸风扇、转速受电压波动影响大等缺陷。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种恒定低转速控制电路，其包括：集成有霍尔开关单元的电机驱动芯片；以及微控制器，所述微控制器与所述电机驱动芯片相连，用于接收所述电机驱动芯片反馈的实际转速、以及向所述电机驱动芯片发送PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号。

优选地，所述电机驱动芯片的用于反馈实际转速的引脚FG还连接有信号整形单元。

优选地，所述信号整形单元为一个电阻，所述电阻跨接在所述引脚FG和电源VCC之间。

优选地，所述信号整形单元为多个电阻，多个所述电阻串联、并联或串并联后跨接在所述引脚FG和电源VCC之间。

在工作中，所述霍尔开关单元感应转子磁场的位置、生成脉冲信号，进而控制驱动单元切换加载到电机绕组线圈的电压方向、以及将生成的脉冲信号作为实际转速反馈给所述微控制器，所述微控制器调节PWM信号的占空比，控制所述驱动单元加载到电机绕组线圈的电压大小，从而使电机维持在恒定的低转速。

优选地，所述微控制器包括：存储有电机的目标转速的目标转速寄存单元；用于存储电机的实际转速的实际转速寄存单元；存储有转速差的域值的速差域值寄存单元；存储有PWM信号的初始占空比的初始占空比寄存单元；存储有PWM信号占空比调节用的步长值的步长寄存单元；PWM产生单元；以及逻辑运算单元，所述逻辑运算单元与各个所述寄存单元及所述PWM产生单元连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

受电压波动影响小。只要加载的电压高于最低工作电压，不管电压如何变化，均能实现恒定的转速。

通过电路实现风扇额定电压下的恒定低转速运行，不需尽可能去减小驱动电机绕组线圈的直径和增加线圈匝数，因而可以降低驱动电机绕组线圈的生产难度，提高合格率，并且可以实现小尺寸风扇的超低转速运行。

附图说明

图1为恒定低转速控制电路的框图；

图2为微控制器的一实施例的框图；

图3为恒定低转速控制电路的一实施例电路图；

附图标记：1、微控制器；2、信号整形单元；3、电机驱动芯片；4、电机绕组线圈；5、电压源；11、PWM产生单元；12、逻辑运算单元；13、目标转速寄存单元；14、实际转速寄存单元；15、速差域值寄存单元；16、初始占空比寄存单元；17、步长寄存单元；31、霍尔开关单元；32、驱动单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

为了便于描述，本申请中将电机驱动芯片3的用于反馈实际转速的引脚称作引脚FG，将用于输入PWM信号的引脚称作引脚PWM。

请参照图1，本恒定低转速控制电路包括：集成有霍尔开关单元31的电机驱动芯片3；以及微控制器1，所述微控制器1与所述电机驱动芯片3的引脚FG相连，用于接收所述电机驱动芯片3反馈的实际转速，所述微控制器1还与所述电机驱动芯片3的引脚PWM相连，用于向所述电机驱动芯片3发送PWM信号。

应用中，将电机驱动芯片3的输出引脚OUT1和输出引脚OUT2连接电机绕组线圈4，将电机驱动芯片3与电压源5连接，电压源5通过驱动单元32向电机绕组线圈4提供电能，产生定子磁场以驱动转子旋转。在工作中，所述霍尔开关单元31感应转子磁场的位置、生成脉冲信号，该脉冲信号一方面控制驱动单元32切换加载到电机绕组线圈4的电压方向，该脉冲信号另一方面作为实际转速反馈给所述微控制器1，所述微控制器1根据反馈的实际转速调节PWM信号的占空比，以此控制所述驱动单元32加载到电机绕组线圈4的电压大小，从而使电机维持在恒定的低转速。其中，PWM信号的初始占空比优选40％-60％之间的数值。

微控制器1的工作过程如下：当实际转速大于目标转速时，减小PWM信号的占空比，反之当实际转速小于目标转速时，增大PWM信号的占空比，从而使电机维持在恒定的低转速。优选设置一个域值，当实际转速和目标转速的差值大于域值时才调节PWM信号的占空比。

如图2所示，作为一种实施方式，所述微控制器1包括：存储有电机的目标转速的目标转速寄存单元13；用于存储电机的实际转速的实际转速寄存单元14；存储有转速差的域值的速差域值寄存单元15；存储有PWM信号的初始占空比的初始占空比寄存单元16；存储有PWM信号占空比调节用的步长值的步长寄存单元17；PWM产生单元11；以及逻辑运算单元12，所述逻辑运算单元12与各个所述寄存单元及所述PWM产生单元11连接。

请再次参照图1，进一步，所述电机驱动芯片3的用于反馈实际转速的引脚FG还连接有信号整形单元2。引脚FG反馈的信号通过信号整形单元2整形，变成标准方波信号，可以进一步提高可靠性。

图3示出了一种具体电路。如图3中所示，微控制器1和电机驱动芯片3的引脚FG和引脚PWM相连，微控制器1和电机驱动芯片3的引脚GND接地、引脚VCC接电源VCC(即电压源5)，电机驱动芯片3的引脚OUT1和OUT2接电机绕组线圈4，信号整形单元2采用一个电阻，所述电阻跨接在所述引脚FG和电源VCC之间。

作为其它实施方式，所述信号整形单元2还优选采用多个电阻，多个所述电阻串联、并联或串并联后跨接在所述引脚FG和电源VCC之间。

由上可见，本实用新型中采用集成有霍尔开关单元31的电机驱动芯片3和微控制器1结合，构成直流无刷风扇的恒定低转速控制电路，通过调节PWM信号的占空比来控制转速，使直流无刷风扇维持在恒定的低转速。相比通过减小驱动电机绕组线圈4的直径和增加线圈匝数来实现低转速的方法，本实用新型的方案可以降低电机绕组线圈4的生产难度，可以提高合格率，并且可以实现小尺寸风扇的超低转速运行。而且不受电压波动影响，只要加载的电压高于最低工作电压，不管电压如何变化，均能实现恒定的转速。

上述通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本实用新型的内容，并不能理解为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种恒定低转速控制电路，其特征在于，包括：

集成有霍尔开关单元(31)的电机驱动芯片(3)；以及

微控制器(1)，所述微控制器(1)与所述电机驱动芯片(3)相连，用于接收所述电机驱动芯片(3)反馈的实际转速、以及向所述电机驱动芯片(3)发送PWM信号。

2.根据权利要求1所述的恒定低转速控制电路，其特征在于，所述电机驱动芯片(3)的用于反馈实际转速的引脚FG还连接有信号整形单元(2)。

3.根据权利要求2所述的恒定低转速控制电路，其特征在于，所述信号整形单元(2)为一个电阻，所述电阻跨接在所述引脚FG和电源VCC之间。

4.根据权利要求2所述的恒定低转速控制电路，其特征在于，所述信号整形单元(2)为多个电阻，多个所述电阻串联、并联或串并联后跨接在所述引脚FG和电源VCC之间。

5.根据权利要求1所述的恒定低转速控制电路，其特征在于，在工作中，所述霍尔开关单元(31)感应转子磁场的位置、生成脉冲信号，进而控制驱动单元(32)切换加载到电机绕组线圈(4)的电压方向、以及将生成的脉冲信号作为实际转速反馈给所述微控制器(1)，所述微控制器(1)调节PWM信号的占空比，控制所述驱动单元(32)加载到电机绕组线圈(4)的电压大小，从而使电机维持在恒定的低转速。

6.根据权利要求1所述的恒定低转速控制电路，其特征在于，所述微控制器(1)包括：

存储有电机的目标转速的目标转速寄存单元(13)；

用于存储电机的实际转速的实际转速寄存单元(14)；

存储有转速差的域值的速差域值寄存单元(15)；

存储有PWM信号的初始占空比的初始占空比寄存单元(16)；

存储有PWM信号占空比调节用的步长值的步长寄存单元(17)；

PWM产生单元(11)；以及

逻辑运算单元(12)，所述逻辑运算单元(12)与各个所述寄存单元及所述PWM产生单元(11)连接。

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