CN215292979U

CN215292979U - 小型直流风机软启动控制电路及驱动系统

Info

Publication number: CN215292979U
Application number: CN202121131459.7U
Authority: CN
Inventors: 梁冠宏; 陈显超; 张锦峰; 赖剑清
Original assignee: Foshan Shunde Lepuda Motor Co ltd
Current assignee: Foshan Shunde Lepuda Motor Co ltd
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-12-24
Anticipated expiration: 2031-05-25

Abstract

本实用新型提供了一种小型直流风机软启动控制电路及驱动系统；小型直流风机软启动控制电路包括：一级启动模块，包括第一三极管、第二电容和第四电阻，第二电容的两端分别与第一三极管的基极、发射极连接，第四电阻连接第一三极管的基极与接地端；二级启动模块，包括场效应管、第四电容和第六电阻，电源输入端、第四电容、第六电阻、接地端依次串接，场效应管的栅极连接在第四电容和第六电阻之间、源极与第一三极管的发射极及电源输入端连接、漏极与第一三极管的集电极及电流输出口连接；小型直流风机驱动系统包括所述小型直流风机软启动控制电路；该软启动控制电路及驱动系统可利用硬件电路来降低风机的启动电流，使风机平稳启动，成本较低。

Description

小型直流风机软启动控制电路及驱动系统

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，尤其涉及一种小型直流风机软启动控制电路及驱动系统。

背景技术

目前，大部分的小型风机的启动方式均为硬启动方式，在电机启动的瞬间，由于电机转子还没开始转动切割磁感线，所以定子的反向电动势几乎为零，电机定子两端接近短路状态，通过定子的电流会很大，有时候会达到额定电流的数倍甚至十数倍之多，这样会造成供电电源不稳定，干扰到系统上其他电路的正常工作，甚至会对其他部件造成永久性损坏。为此，有些小型风机通过增加定子线圈阻抗的方式来降低启动电流，但会造成风机效率下降、定子温升增加等不良情况。

为避免硬启动方式引起的这些问题，有一些小型风机采用软启动方式进行启动，但均是采用控制芯片来实现软启动的，其控制启动电流部分都是集成芯片内部以及程序算法上的，虽然启动电流的幅值和响应速度都能达到比较好的状态，但是会造成芯片内部结构与算法更为复杂，从而导致成本较高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种小型直流风机软启动控制电路及驱动系统，可利用硬件电路来降低风机的启动电流，使风机平稳启动，成本较低。

第一方面，本申请实施例提供一种小型直流风机软启动控制电路，包括：

一级启动模块，包括第一三极管、第二电容和第四电阻，所述第二电容的两端分别与所述第一三极管的基极、发射极连接，所述第四电阻的一端接地、另一端与所述第一三极管的基极连接；

二级启动模块，包括场效应管、第四电容和第六电阻，所述第四电容的一端与电源输入端连接、另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端接地，所述场效应管的栅极连接在所述第四电容和所述第六电阻之间，所述场效应管的源极与所述第一三极管的发射极及所述电源输入端连接，所述场效应管的漏极与所述第一三极管的集电极及电流输出口连接。

本申请实施例的小型直流风机软启动控制电路，在通电启动时，一级启动模块中的第二电容逐渐充电，从而使第一三极管输出的电流慢慢增大，该输出电流可驱动小型直流风机的转速逐渐增大；同时，二级启动模块中的第四电容逐渐充电，当充电至场效应管的栅极电压达到导通电压时，场效应管导通使一级启动模块被短接，此时电流直接穿过场效应管从电流输出口输出，且小型直流风机的转子已经达到一定转速，定子线圈也有一定的反向电动势，因此不会造成电流瞬间过大；可有效降低启动电流，使风机平稳启动；此外，与采用控制芯片来实现软启动的方式相比，无需配备内部结构复杂的芯片和算法，成本较低。

优选地，所述一级启动模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一三极管的集电极连接，另一端与所述场效应管的漏极及电流输出口连接。

优选地，所述二级启动模块还包括第二电阻和稳压二极管，所述稳压二极管的负极与所述场效应管的栅极连接、正极连接在所述第四电容和所述第六电阻之间，所述第二电阻的一端与所述场效应管的栅极连接、另一端与所述场效应管的源极连接。

优选地，所述二级启动模块还包括第五电容，所述第五电容的一端接地，另一端与电流输出口连接。

优选地，该小型直流风机软启动控制电路，还包括过流保护模块；所述过流保护模块包括第二三极管、第一电阻、第三电阻和第三电容，所述第二三极管的发射极、集电极分别与所述第四电容的两端连接，所述第二三极管的发射极、所述第一电阻的一端、所述第三电容的一端均与电源输入端连接，所述第一电阻的另一端、所述第三电阻的一端均与所述场效应管的源极连接，所述第三电阻的另一端、所述第三电容的另一端均与所述第二三极管的基极连接。

优选地，所述过流保护模块还包括第一电容，所述第一电容与所述第一电阻并联连接。

第二方面，本申请实施例提供一种小型直流风机驱动系统，包括直流马达驱动芯片和软启动控制电路板，所述软启动控制电路板包括所述的小型直流风机软启动控制电路，所述小型直流风机软启动控制电路的电流输出口与所述直流马达驱动芯片的电源端连接。

有益效果：

本申请实施例提供的一种小型直流风机软启动控制电路及驱动系统，在通电启动时，一级启动模块中的第二电容逐渐充电，从而使第一三极管输出的电流慢慢增大，该输出电流可驱动小型直流风机的转速逐渐增大；同时，二级启动模块中的第四电容逐渐充电，当充电至场效应管的栅极电压达到导通电压时，场效应管导通使一级启动模块被短接，此时电流直接穿过场效应管从电流输出口输出，且小型直流风机的转子已经达到一定转速，定子线圈也有一定的反向电动势，因此不会造成电流瞬间过大；可有效降低启动电流，使风机平稳启动；此外，与采用控制芯片来实现软启动的方式相比，无需配备内部结构复杂的芯片和算法，成本较低。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的小型直流风机软启动控制电路的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的小型直流风机软启动控制电路中，一级启动模块的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的小型直流风机软启动控制电路中，二级启动模块的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的小型直流风机软启动控制电路中，过流保护模块的结构示意图。

标号说明：1、一级启动模块；TR1、第一三极管；C2、第二电容；R4、第四电阻；2、二级启动模块；Q1、场效应管；C4、第四电容；R6、第六电阻；VCC、电源输入端；4、电流输出口；R5、第五电阻；R2、第二电阻; ZD1、稳压二极管; C5、第五电容；3、过流保护模块；TR2、第二三极管；R1、第一电阻；R3、第三电阻；C3、第三电容；C1、第一电容；5、直流马达驱动芯片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-4，本申请实施例提供的一种小型直流风机软启动控制电路，包括：

一级启动模块1，包括第一三极管TR1、第二电容C2和第四电阻R4，所述第二电容C2的两端分别与所述第一三极管TR1的基极、发射极连接，所述第四电阻R4的一端接地、另一端与所述第一三极管TR1的基极连接；

二级启动模块2，包括场效应管Q1、第四电容C4和第六电阻R6，所述第四电容C4的一端与电源输入端VCC连接、另一端与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端接地，所述场效应管Q1的栅极连接在所述第四电容C4和所述第六电阻R6之间，所述场效应管Q1的源极与所述第一三极管TR1的发射极及所述电源输入端VCC连接，所述场效应管Q1的漏极与所述第一三极管TR1的集电极及电流输出口4连接。

该小型直流风机软启动控制电路，在通电启动时，一级启动模块1中的第二电容C2逐渐充电，从而使第一三极管TR1输出的电流慢慢增大，该输出电流可驱动小型直流风机的转速逐渐增大；同时，二级启动模块2中的第四电容C4逐渐充电，当充电至场效应管Q1的栅极电压达到导通电压时，场效应管Q1导通使一级启动模块1被短接，此时电流直接穿过场效应管Q1从电流输出口4输出，且小型直流风机的转子已经达到一定转速，定子线圈也有一定的反向电动势，因此不会造成电流瞬间过大；可有效降低启动电流，使风机平稳启动，也减少对外部电源系统的冲击；此外，与采用控制芯片来实现软启动的方式相比，无需配备内部结构复杂的芯片和算法，成本较低（与采用控制芯片来实现软启动的方式相比成本可降低80%左右）。

优选地，见图1、2，所述一级启动模块1还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5的一端与所述第一三极管TR1的集电极连接，另一端与所述场效应管Q1的漏极及电流输出口4连接。通过设置第五电阻R5可减小流过第一三极管TR1的电流，避免因为电流过大而导致第一三极管TR1损坏。

优选地，见图1、3，所述二级启动模块2还包括第二电阻R2和稳压二极管ZD1，所述稳压二极管ZD1的负极与所述场效应管Q1的栅极连接、正极连接在所述第四电容C4和所述第六电阻R6之间，所述第二电阻R2的一端与所述场效应管Q1的栅极连接、另一端与所述场效应管Q1的源极连接。在实际应用中，为保证场效应管Q1导通时风机的转子具有足够的转速，需要保证场效应管Q1在足够的延时时间后导通，虽然通过适当调整第四电容C4的电容量可调节延时时间，但需要第四电容C4的容量比较大，不利于降低设备的体积，此处，通过设置第二电阻R2和稳压二极管ZD1，以便使接通电源时刻到场效应管Q1导通时刻之间的延时时间足够长，避免第四电容C4过大而影响结构紧凑性。

在一些实施方式中，见图1、3，所述二级启动模块2还包括第五电容C5，所述第五电容C5的一端接地，另一端与电流输出口4连接。在实际使用过程中，该小型直流风机软启动控制电路通常是配合小型直流风机的直流马达驱动芯片5使用的，如图1所示，电流输出口4连接直流马达驱动芯片5的电源端VDD，在工作过程中，第五电容C5可起到对直流马达驱动芯片5输入电压的稳压作用，避免由于干扰到导致输入电压波动过大，从而保证直流马达驱动芯片5工作正常。

在一些优选实施方式中，见图1、4，该小型直流风机软启动控制电路，还包括过流保护模块3；所述过流保护模块3包括第二三极管TR2、第一电阻R1、第三电阻R3和第三电容C3，所述第二三极管TR2的发射极、集电极分别与所述第四电容C4的两端连接，所述第二三极管TR2的发射极、所述第一电阻R1的一端、所述第三电容C3的一端均与电源输入端VCC连接，所述第一电阻R1的另一端、所述第三电阻R3的一端均与所述场效应管Q1的源极连接，所述第三电阻R3的另一端、所述第三电容C3的另一端均与所述第二三极管TR2的基极连接。

当风机发生堵转时，电流会瞬间变大，此时，第一电阻R1两端的电压变大，第三电容C3会充电从而使第二三极管TR2导通，把第四电容C4短接，第四电容C4放电，进而使场效应管Q1的栅极电压降低，场效应管Q1阻断，从而实现了二级启动模块2的复位，此时，一级启动模块1再次启动以提供逐渐较小的电流。从而，提供了堵转过流保护功能，可更好地保护供电系统和风机，更加安全可靠。

其中，为避免在正常工作中第一电阻R1消耗过多的电能，第一电阻R1可设置得较小，例如，1Ω-2Ω；为提高响应速度，第三电容C3要设置得较小，例如，50nF-150nF。

优选地，见图1、4，所述过流保护模块3还包括第一电容C1，所述第一电容C1与所述第一电阻R1并联连接。该第一电容C1可对第一电阻R1两端的电压其稳定作用，避免在电流发生扰动时第一电阻R1两端的电压波动过大而导致第二三极管TR2误接通。其中，第一电容C1的电容量可为0.5μF-1.5μF。此外，第三电阻R3的电阻可为80Ω-120Ω。

其中，为了保证接通电源时刻到场效应管Q1导通时刻之间的延时时间足够长，第二电容C2的电容量可为0.5μF-1.5μF，第四电阻R4的电阻可为11kΩ-13 kΩ，第四电容C4的电容量可为4μF-5μF，第六电阻R6的电阻可为0.9MΩ-1.1 MΩ，第二电阻R2的电阻可为4.5MΩ-5.5MΩ，稳压二极管ZD1的稳定电压可为5.2V-6V。此外，第五电阻R5的电阻可为10Ω-20Ω。

例如，在一个实施例中，该小型直流风机软启动控制电路中，第一三极管TR1为S8550LT1三极管，第二电容C2的电容量为1μF，第四电阻R4的电阻为12 kΩ，场效应管Q1为FDN338P场效应管，第四电容C4的电容量为4.3μF，第六电阻R6的电阻为1MΩ，第五电阻R5的电阻为15Ω，第二电阻R2的电阻为5.1MΩ，稳压二极管ZD1为BZT52C5V6S稳压二极管，第五电容C5的电容量为0.1μF，第二三极管TR2为S8550LT1三极管，第一电阻R1的电阻为1Ω，第三电阻R3的电阻为100Ω，第三电容C3的电容量为100nF，第一电容C1的电容量为1μF。经试验，该小型直流风机软启动控制电路在通电启动时，一级启动电流（即场效应管Q1导通前的输出电流）的峰值以及二级启动电流（即场效应管Q1导通后的输出电流）的峰值均不会大于额定工作电流值；而且过流保护模块3的响应时间约为0.8ms，响应速度较快。

参见图1，本申请实施例还提供一种小型直流风机驱动系统，包括直流马达驱动芯片5和软启动控制电路板，所述软启动控制电路板包括前述的小型直流风机软启动控制电路，所述小型直流风机软启动控制电路的电流输出口4与所述直流马达驱动芯片5的电源端VDD连接。

其中，直流马达驱动芯片5可采用现有技术中的直流马达驱动芯片，例如，OCH2987sop芯片，但不限于此。

综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本实用新型实质上相同。

Claims

1.一种小型直流风机软启动控制电路，其特征在于，包括：

一级启动模块（1），包括第一三极管（TR1）、第二电容（C2）和第四电阻（R4），所述第二电容（C2）的两端分别与所述第一三极管（TR1）的基极、发射极连接，所述第四电阻（R4）的一端接地、另一端与所述第一三极管（TR1）的基极连接；

二级启动模块（2），包括场效应管（Q1）、第四电容（C4）和第六电阻（R6），所述第四电容（C4）的一端与电源输入端（VCC）连接、另一端与所述第六电阻（R6）的一端连接，所述第六电阻（R6）的另一端接地，所述场效应管（Q1）的栅极连接在所述第四电容（C4）和所述第六电阻（R6）之间，所述场效应管（Q1）的源极与所述第一三极管（TR1）的发射极及所述电源输入端（VCC）连接，所述场效应管（Q1）的漏极与所述第一三极管（TR1）的集电极及电流输出口（4）连接。

2.根据权利要求1所述的小型直流风机软启动控制电路，其特征在于，所述一级启动模块（1）还包括第五电阻（R5），所述第五电阻（R5）的一端与所述第一三极管（TR1）的集电极连接，另一端与所述场效应管（Q1）的漏极及电流输出口（4）连接。

3.根据权利要求1所述的小型直流风机软启动控制电路，其特征在于，所述二级启动模块（2）还包括第二电阻（R2）和稳压二极管（ZD1），所述稳压二极管（ZD1）的负极与所述场效应管（Q1）的栅极连接、正极连接在所述第四电容（C4）和所述第六电阻（R6）之间，所述第二电阻（R2）的一端与所述场效应管（Q1）的栅极连接、另一端与所述场效应管（Q1）的源极连接。

4.根据权利要求1所述的小型直流风机软启动控制电路，其特征在于，所述二级启动模块（2）还包括第五电容（C5），所述第五电容（C5）的一端接地，另一端与电流输出口（4）连接。

5.根据权利要求1所述的小型直流风机软启动控制电路，其特征在于，还包括过流保护模块（3）；所述过流保护模块（3）包括第二三极管（TR2）、第一电阻（R1）、第三电阻（R3）和第三电容（C3），所述第二三极管（TR2）的发射极、集电极分别与所述第四电容（C4）的两端连接，所述第二三极管（TR2）的发射极、所述第一电阻（R1）的一端、所述第三电容（C3）的一端均与电源输入端（VCC）连接，所述第一电阻（R1）的另一端、所述第三电阻（R3）的一端均与所述场效应管（Q1）的源极连接，所述第三电阻（R3）的另一端、所述第三电容（C3）的另一端均与所述第二三极管（TR2）的基极连接。

6.根据权利要求5所述的小型直流风机软启动控制电路，其特征在于，所述过流保护模块（3）还包括第一电容（C1），所述第一电容（C1）与所述第一电阻（R1）并联连接。

7.一种小型直流风机驱动系统，其特征在于，包括直流马达驱动芯片和软启动控制电路板，所述软启动控制电路板包括权利要求1-6任一项所述的小型直流风机软启动控制电路，所述小型直流风机软启动控制电路的电流输出口（4）与所述直流马达驱动芯片的电源端连接。