CN217950745U - 一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备。该风扇调速电路包括电源正极端、电源负极端、调速电压输出端、PWM信号输入端、调压模块以及分压模块。调压模块的输入端与电源正极端连接，输出端与调速电压输出端连接，调压模块还包括调压端，调压端与PWM信号输入端连接。分压模块连接在调压模块的输出端与电源负极端之间，并与调压模块的调压端连接。在PWM信号输入端与电源负极端之间连接有用于将PWM信号的电压值滤波为平均电压值的第一电解电容，第一电解电容的正极与PWM信号输入端连接，负极与电源负极端连接。本申请实施例采用PWM信号与调压模块结合的方式，可以实现对风扇转速的无极调节，还可以避免由于风扇转速变化产生的高频噪声。

Description

一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备

技术领域

本申请涉及风扇领域，特别涉及一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备。

背景技术

风扇是一种用于散热的电器，理论上讲风扇的转速越快散热效果就越好，因为一般风扇的噪音(包括风噪)与其转速是成正比的，所以风扇的转速越快产生的噪音也就越大，而且在热量较少的情况下如果风扇仍然高速运转，就会导致电能的浪费，如果不对风扇进行调速，风扇长时间高速运行，不但影响风扇的使用寿命，带来了不必要的噪音问题，而且还会浪费电能，所以，可以通过调节风扇转速来控制风扇所发出的噪音。目前，市面上常见的风扇调速方法有使用开关晶体管调节直流风扇的转速，此方法可以通过开关晶体管的导通与截止的频率实现对风扇转速的调节，其优点是外围电路较少、成本低、容易实现，缺点是开关晶体管进行斩波调节直流风扇转速会产生高频的噪声。

并且，市面上大多数带可调风扇的电子设备还存在无法实现对风扇转速的平滑调节的问题。

实用新型内容

本申请提供了一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备，可以降低风扇噪音且实现对风扇转速的无极调节。

本申请中的一种风扇调速电路，包括电源正极端、电源负极端、调速电压输出端、PWM信号输入端、调压模块以及分压模块；

所述调压模块的输入端与所述电源正极端连接，输出端与所述调速电压输出端连接，所述调压模块还包括调压端，所述调压端与所述PWM信号输入端连接；

所述分压模块连接在所述调压模块的输出端与所述电源负极端之间，并与所述调压模块的调压端连接；

在所述PWM信号输入端与所述电源负极端之间连接有用于将PWM信号的电压值滤波为平均电压值的第一电解电容，所述第一电解电容的正极与所述PWM信号输入端连接，负极与所述电源负极端连接。

在一实施例中，所述调压模块为三端稳压器。

在一实施例中，所述三端稳压器为可调三端稳压器。

在一实施例中，所述分压模块包括第一电阻以及第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述调压模块的输出端连接，另一端与所述调压模块的调压端连接；

所述第二电阻的一端与所述调压模块的调压端连接，另一端与所述电源负极端连接。

在一实施例中，在所述PWM信号输入端与所述电源负极端之间连接有稳压二极管；

所述稳压二极管的阴极与所述PWM信号输入端连接，所述稳压二极管的阳极与所述电源负极端连接。

在一实施例中，所述稳压二极管的稳压值与所述PWM信号输入端输入的最高电压值匹配。

在一实施例中，在所述电源正极端与所述电源负极端之间连接有第二电解电容，所述第二电解电容的正极连接在所述电源正极端与所述调压模块的输入端之间，所述第二电解电容的负极与所述电源负极端连接。

在一实施例中，在所述调压模块的输出端与所述电源负极端之间连接有第三电解电容以及二极管；

所述第三电解电容的正极与所述调压模块的输出端连接，所述第三电解电容的负极与所述电源负极端连接；

所述二极管的阴极与所述调压模块的输出端连接，所述二极管的阳极与所述电源负极端连接。

本申请还公开一种带可调风扇的电子设备，包括PWM信号发生器、直流电源、风扇以及上述任意一项所述的风扇调速电路；

所述PWM信号发生器的输出端与所述风扇调速电路的PWM信号输入端连接；

所述直流电源的正极与所述风扇调速电路的电源正极端连接，所述直流电源的负极与所述风扇调速电路的电源负极端连接；

所述可调风扇的正极与所述风扇调速电路的调速电压输出端连接，所述可调风扇的负极与所述风扇调速电路的电源负极端连接。

在一实施例中，所述PWM信号发生器包括无线信号接收模块。

由上可知，本申请中的一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备，通过采用调节PWM信号的方式对风扇的转速及调压模块进行调节，且通过分压模块可将调压模块输出的电压反馈给调压模块的调压端，从而确保调压模块与PWM信号的平均电压值叠加后输出到风扇的电流为稳压电流，从而可以避免采用MOS管进行斩波调节直流风扇的转速时产生的高频噪声，并且还实现了对风扇转速的无极调节。

附图说明

图1为本申请实施例提供的风扇调速电路的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的风扇调速电路的另一结构示意图。

图3为本申请实施例提供的带可调风扇的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本申请的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。

本文所使用的术语“模块”可为在该运算系统上执行的软件或硬件对象。本文所述的不同组件、模块、引擎及服务可为在该运算系统上的实施对象。而本文所述的装置及方法可以以软件的方式进行实施，当然也可在硬件上进行实施，均在本申请保护范围之内。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请的描述中，需要说明的是，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的风扇调速电路的结构。

如图1所示，在一实施例中，该风扇调速电路包括电源正极端、电源负极端、调速电压输出端、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号输入端、调压模块1以及分压模块2。

该调速电压输出端主要用于与风扇的正极接线端连接。

该调压模块1的输入端与电源正极端连接，输出端与调速电压输出端连接，该调压模块1还包括调压端，该调压端与PWM信号输入端连接。

其中，该调压模块1具有调节输出电压值大小的功能。调压模块1可以是三端稳压器、可调三端稳压器或者输出电压值可调的稳压电路，本申请对调压模块1的实现方式不做具体限定。

该分压模块2连接在调压模块1的输出端与电源负极端之间，并与调压模块1的调压端连接。

在PWM信号输入端与电源负极端之间连接有用于将PWM信号的电压值滤波为平均电压值的第一电解电容EC1，该第一电解电容EC1的正极与PWM信号输入端连接，负极与电源负极端连接。

PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字信号，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有，要么完全无。电压或电流源是以一种通或断的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。由于PWM信号是矩形波，因此需要在其后面加上第一电解电容EC1，以对PWM信号输入端输入的PWM信号进行滤波并获得其平均电压值，从而提高对风扇转速进行调节时的平滑度，进而实现对风扇转速的无极调节。

具体的，电流由电源正极端经过调压模块1调压后，调速电压输出端具有稳定的电压。调压模块1输出的电压由分压模块2反馈给调压模块1的调压端，最后经调压模块1稳压后为风扇的转动提供电流。进一步的，调速电压输出端上的电压值为PWM信号的平均电压值与调压模块1的输出端的电压值之和。

由于调速电压输出端上的电压值为PWM信号的平均电压值与调压模块1的输出端的电压值之和，相对于采用开关晶体管进行斩波调节来控制直流风扇转速的方案，本申请可以避免风扇转速高频率变化产生的高频噪声。

请参阅图2，图2示出了本申请实施例提供的风扇调速电路的另一结构。

如图2所示，在一实施例中，该调压模块1为三端稳压器。

市面上常见的三端稳压器主要有两种，其中一种稳压器是采用固定电压输出的稳压器，被称为固定输出三端稳压器，另外一种稳压器的输出电压可以根据用户的实际需要灵活去进行调整，被称为可调三端稳压器，这两者的基本原理相同，均采用串联的稳压电路。尤其是在线性集成的稳压器里，三端稳压器具有三个引出的端子，因此外接的元件相比起其他的稳压器少了很多，使用起来十分方便，性能也不输其他的稳压器。

在一实施例中，该三端稳压器为可调三端稳压器U1。

在其中一种实现方式中，该可调三端稳压器U1的型号为LM1117。LM1117是一个低压差电压调节器系列。其压差在1.2V输出，负载电流为800mA时为1.2V。LM1117有可调电压的版本，可以通过2个外部电阻可实现1.25-13.8V输出电压范围。另外还有5个固定电压输出(1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V)的型号。本申请对该三端稳压器的类型以及型号不做具体的限定，其类型以及型号可以根据实际需要进行选择。

在一实施例中，该分压模块2包括第一电阻R1以及第二电阻R2。

该第一电阻R1的一端与调压模块1的输出端连接，另一端与调压模块1的调压端连接。

该第二电阻R2的一端与调压模块1的调压端连接，另一端与电源负极端连接。

其中，可调三端稳压器U1的输出端输出的电压由第一电阻R1以及第二电阻R2分压并反馈给可调三端稳压器U1的调压端，从而提高电压反馈过程的可靠性。可以理解的，第一电阻R1的阻值大小应当小于或者等于可调三端稳压器U1的调压端的电压值与可调三端稳压器U1的最小负载电流之比；第二电阻R2的阻值可以根据调速电压输出端的最大输出电压值与可调三端稳压器U1的调压端的电压值之比等于第一电阻R1的阻值与第二电阻R2的阻值之和的值与第一电阻R1的阻值之比取得。

在一实施例中，在PWM信号输入端与电源负极端之间连接有稳压二极管ZD1。

稳压二极管ZD1又叫齐纳二极管。利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变。稳压二极管ZD1是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。

该稳压二极管ZD1的阴极与PWM信号输入端连接，稳压二极管ZD1阳极与电源负极端连接。进一步的，该稳压二极管ZD1的稳压值与PWM信号输入端输入的最高电压值匹配。

在一实施例中，在电源正极端与电源负极端之间连接有第二电解电容EC2，第二电解电容EC2的正极连接在电源正极端与调压模块1的输入端之间，第二电解电容EC2的负极与电源负极端连接。该第二电解电容EC2在该风扇调速电路中的主要是对输入该电路的电压起到滤波的作用。

在一实施例中，在调压模块1的输出端与电源负极端之间连接有第三电解电容EC3以及二极管D1。

该第三电解电容EC3的正极与调压模块1的输出端连接，第三电解电容EC3的负极与电源负极端连接。其作用主要在于改善调压模块1的输出端的瞬态响应和稳定性，即用来防止输出端呈容性负载时可能会出现的自激现象，因为当可调三端稳压器U1发生自激时，会失去稳压能力。

该二极管D1的阴极与调压模块1的输出端连接，二极管D1的阳极与电源负极端连接。

请参阅图3，图3示出了本申请实施例提供的带可调风扇的电子设备的结构。

如图3所示，该带可调风扇的电子设备3包括PWM信号发生器33、直流电源32、可调风扇34以及上述任意一项实施例所述的风扇调速电路31。

该PWM信号发生器33的输出端与风扇调速电路31的PWM信号输入端连接。

该直流电源32的正极与风扇调速电路31的电源正极端连接，该直流电源32的负极与风扇调速电路31的电源负极端连接。

该可调风扇34的正极与风扇调速电路31的调速电压输出端连接，该可调风扇34的负极与风扇调速电路31的电源负极端连接。

该带可调风扇的电子设备3的应用场景包括但不限于带风扇的消杀灯具、笔记本电脑、家用风扇、电脑主机或服务器等不同应用场景下的电子设备，本申请对其应用场景不限。

在一实施例中，该PWM信号发生器33包括无线信号接收模块。该具有无线信号接收模块的PWM信号发生器33，可以实现远程调节PWM信号的占空比，从而实现对该带可调风扇的电子设备3的转速的远程控制。

由上可知，本申请中的一种风扇调速电路及带可调风扇的电子设备，通过采用调节PWM信号的方式对风扇的转速及调压模块进行调节，且通过分压模块可将调压模块输出的电压反馈给调压模块的调压端，从而确保调压模块与PWM信号的平均电压值叠加后输出到风扇的电流为稳压电流，从而可以避免采用MOS管进行斩波调节直流风扇的转速时产生的高频噪声，并且还实现了对风扇转速的无极调节。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种改变。

Claims (10)

1.一种风扇调速电路，其特征在于，包括：电源正极端、电源负极端、调速电压输出端、PWM信号输入端、调压模块以及分压模块；

所述调压模块的输入端与所述电源正极端连接，输出端与所述调速电压输出端连接，所述调压模块还包括调压端，所述调压端与所述PWM信号输入端连接；

所述分压模块连接在所述调压模块的输出端与所述电源负极端之间，并与所述调压模块的调压端连接；

在所述PWM信号输入端与所述电源负极端之间连接有用于将PWM信号的电压值滤波为平均电压值的第一电解电容，所述第一电解电容的正极与所述PWM信号输入端连接，负极与所述电源负极端连接。

2.根据权利要求1所述的一种风扇调速电路，其特征在于：所述调压模块为三端稳压器。

3.根据权利要求2所述的一种风扇调速电路，其特征在于：所述三端稳压器为可调三端稳压器。

4.根据权利要求1所述的一种风扇调速电路，其特征在于：所述分压模块包括第一电阻以及第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述调压模块的输出端连接，另一端与所述调压模块的调压端连接；

所述第二电阻的一端与所述调压模块的调压端连接，另一端与所述电源负极端连接。

5.根据权利要求1所述的一种风扇调速电路，其特征在于：在所述PWM信号输入端与所述电源负极端之间连接有稳压二极管；

所述稳压二极管的阴极与所述PWM信号输入端连接，所述稳压二极管的阳极与所述电源负极端连接。

6.根据权利要求5所述的一种风扇调速电路，其特征在于：所述稳压二极管的稳压值与所述PWM信号输入端输入的最高电压值匹配。

7.根据权利要求1所述的一种风扇调速电路，其特征在于：在所述电源正极端与所述电源负极端之间连接有第二电解电容，所述第二电解电容的正极连接在所述电源正极端与所述调压模块的输入端之间，所述第二电解电容的负极与所述电源负极端连接。

8.根据权利要求1所述的一种风扇调速电路，其特征在于：在所述调压模块的输出端与所述电源负极端之间连接有第三电解电容以及二极管；

所述第三电解电容的正极与所述调压模块的输出端连接，所述第三电解电容的负极与所述电源负极端连接；

所述二极管的阴极与所述调压模块的输出端连接，所述二极管的阳极与所述电源负极端连接。

9.一种带可调风扇的电子设备，其特征在于，包括PWM信号发生器、直流电源、可调风扇以及如权利要求1-8任意一项所述的风扇调速电路；

所述PWM信号发生器的输出端与所述风扇调速电路的PWM信号输入端连接；

所述直流电源的正极与所述风扇调速电路的电源正极端连接，所述直流电源的负极与所述风扇调速电路的电源负极端连接；

所述可调风扇的正极与所述风扇调速电路的调速电压输出端连接，所述可调风扇的负极与所述风扇调速电路的电源负极端连接。

10.根据权利要求9所述的一种带可调风扇的电子设备，其特征在于：所述PWM信号发生器包括无线信号接收模块。

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