CN218913235U - 风扇驱动电路及变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风扇驱动电路及变频器，其包括控制单元、调速单元以及驱动单元，其中，所述控制单元用于与MCU连接，以将接收的所述MCU的输入信号转换为控制信号，所述控制信号包括PWM信号；所述调速单元与所述控制单元连接；所述驱动单元包括低通滤波模块，所述低通滤波模块用于将所述PWM信号转换为直流电压，所述驱动单元与所述调速单元及所述控制单元连接；通过所述控制信号控制所述调速单元驱动PWM调速风扇或直流风扇，或控制所述驱动单元驱动直流风扇或PWM调速风扇。本实用新型所公开的风扇驱动电路解决了现有风扇驱动电路无法兼容直流风扇和PWM调速风扇的问题。

Description

风扇驱动电路及变频器

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种风扇驱动电路及变频器。

背景技术

在变频器等电力电子产品中，现有散热设计普遍采用直流风扇进行风冷散热，直流风扇成本低，风扇噪音大，一些对噪音有要求的场合需要采用PWM调速风扇替代直流风扇以达到轻载时降低风扇转速，实现减少风扇噪音的目的，PWM调速风扇成本较高。目前直流风扇的驱动电路，是通过采用通断风扇电源的方式来控制风扇的启停，而PWM调速风扇是采用调节高频率的PWM信号的占空比的方式来控制风扇的转速和启停，这两种风扇的驱动电路互不兼容，一旦驱动电路设计定型就只能使用一种类型的风扇，并不能很好的匹配用户需求。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种能兼容直流风扇和PWM调速风扇的风扇驱动电路及变频器。

实用新型内容

本实用新型提供了一种风扇驱动电路及变频器，旨在解决现有的风扇驱动电路无法兼容直流风扇和PWM调速风扇的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种风扇驱动电路，其包括：控制单元，所述控制单元用于与MCU连接，以将接收的所述MCU的输入信号转换为控制信号，其中，所述控制信号包括PWM信号；调速单元，所述调速单元与所述控制单元连接；以及驱动单元，所述驱动单元包括低通滤波模块，所述低通滤波模块用于将所述PWM信号转换为直流电压，所述驱动单元与所述调速单元及所述控制单元连接；其中，通过所述控制信号控制所述调速单元驱动PWM调速风扇或直流风扇，或控制所述驱动单元驱动直流风扇或PWM调速风扇。

进一步地，所述调速单元包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述控制单元连接，所述稳压二极管的阳极接地。

进一步地，所述调速单元还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述控制单元连接，另一端接地，所述第四电阻与所述稳压二极管并联。

进一步地，所述驱动单元包括三极管和MOS管，所述三极管的发射极与所述MOS管的栅极及所述控制单元连接，所述三极管的基极连接至所述控制单元及所述MOS管的栅极之间，所述三极管的集电极接地；所述MOS管的漏极与输出端连接，所述MOS管的源极接地。

进一步地，所述低通滤波模块包括第五电阻和第二电容，所述第五电阻的一端与所述控制单元连接，另一端与所述MOS管的栅极连接；所述第二电容的一端连接至所述控制单元及所述MOS管的栅极之间，另一端接地。

进一步地，所述驱动单元还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极连接至所述控制单元及所述输出端之间，所述第一二极管的阳极与所述MOS管的漏极连接，所述第二二极管与所述第一二极管并联。

进一步地，所述控制单元包括光耦，所述光耦的发光二极管的阳极用于接收输入电源输入的电压，所述光耦的发光二极管的阴极与所述MCU的IO引脚连接；所述光耦的光敏三极管的发射极与所述稳压二极管的阴极连接。

进一步地，所述控制单元还包括第一电阻、第二电阻以及第一电容，所述第二电阻与所述第一电容并联，所述第二电阻和所述第一电容并联的第一公共端与所述光耦的发光二极管的阳极连接，另一公共端分别与所述第一电阻的一端和所述光耦的发光二极管的阴极连接，所述第一电阻的另一端与所述MCU的IO引脚连接。

进一步地，所述控制单元还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述光耦的光敏三极管的集电极连接，另一端与所述第一二极管及所述第二二极管的阴极连接。

本实用新型另一方面还提供了一种变频器，所述变频器包括MCU、风扇以及上述的风扇驱动电路，所述风扇为直流风扇或PWM调速风扇。

本实用新型所公开的风扇驱动电路及变频器，通过控制单元输出控制信号控制调速单元驱动PWM调速风扇或直流风扇，或通过控制单元输出控制信号控制驱动单元驱动直流风扇或PWM调速风扇，实现了既能驱动直流风扇也能驱动PWM调速风扇，该风扇驱动电路不仅能兼容两种风扇，容错性强，而且配置成本较低。本实用新型所公开的风扇驱动电路解决了现有风扇驱动电路无法兼容直流风扇和PWM调速风扇的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的风扇驱动电路的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的风扇驱动电路的电路原理图；

图3是本实用新型一实施例提供的变频器的结构示意图；

附图标记：

10、风扇驱动电路；11、控制单元；12、调速单元；13、驱动单元；14、MCU；15、风扇；100、变频器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

图1至图3展示了本实用新型所提供的风扇驱动电路的一实施例。本实施例的风扇驱动电路10包括控制单元11、调速单元12以及驱动单元13，其中，所述控制单元11用于与MCU连接，以将接收的所述MCU的输入信号转换为控制信号，所述控制信号包括PWM信号；所述调速单元12与所述控制单元11连接；所述驱动单元13包括低通滤波模块，所述低通滤波模块用于将所述PWM信号转换为直流电压，所述驱动单元13与所述调速单元12及所述控制单元11连接，通过所述控制信号控制所述调速单元12驱动PWM调速风扇或直流风扇，或控制所述驱动单元13驱动直流风扇或PWM调速风扇。需要说明的是，在本实施例中，所述MCU(MicrocontrollerUnit)为单片机。在本实施例中，通过控制单元11输出控制信号控制调速单元12驱动PWM调速风扇或直流风扇，或通过控制单元11输出控制信号控制驱动单元13驱动直流风扇或PWM调速风扇，实现了既能驱动直流风扇也能驱动PWM调速风扇，该风扇驱动电路10不仅能兼容两种风扇，容错性强，而且配置成本较低。

在一实施例，例如本实施例，请参阅图2，所述控制单元11包括光耦PC1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一电容C1，所述光耦PC1的发光二极管的阳极用于接收输入电源输入的电压，所述光耦的发光二极管的阴极与MCU的IO引脚连接；所述光耦PC1的光敏三极管的发射极与稳压二极管Z1的阴极连接；所述第二电阻R2与所述第一电容C1并联，所述第二电阻R2和所述第一电容C1并联的第一公共端与所述光耦PC1的发光二极管的阳极连接，另一公共端分别与所述第一电阻R1的一端和所述光耦PC1的发光二极管的阴极连接，所述第一电阻R1的另一端与所述MCU的IO引脚连接，所述第三电阻R3的一端与所述光耦PC1的光敏三极管的集电极连接，另一端与第一二极管D1及第二二极管D2的阴极连接。具体地，所述光耦PC1包括发光二极管和光敏三极管，所述发光二极管的阳极与5V输入电源连接，所述发光二极管的阴极经所述第一电阻R1与所述MCU的IO引脚连接；所述光敏三极管的集电极经所述第三电阻R3与24V输入电源连接，所述光敏三极管的发射极与所述第四电阻R4及所述稳压二极管Z1连接。需要说明的是，在本实施例中，所述第一电阻R1的阻值为510Ω，所述第二电阻R2的阻值为2KΩ，所述第三电阻的阻值为10KΩ，所述第一电容C1的电容值为0.01uF；还需要说明的是，在其它实施例中，所述第一电阻R1、第二电阻R3以及第三电阻R3的阻值和所述第一电容C1的电容值不作具体限定。

在一实施例，例如本实施例，所述调速单元12包括稳压二极管Z1，所述稳压二极管Z1的阴极与所述控制单元11连接，所述稳压二极管Z1的阳极接地；所述调速单元12还包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述控制单元11连接，另一端接地，所述第四电阻R4与所述稳压二极管Z1并联。具体地，如图2所示，所述风扇驱动电路10还包括接线端子J1，所述稳压二极管Z1的阴极连接至所述接线端子J1的第三引脚，用于输出控制信号驱动PWM调速风扇。需要说明的是，在本实施例中，当所述接线端子J1连接的是PWM调速风扇时，所述接线端子J1的第一引脚与24V供电电源连接，第三引脚与所述PWM调速风扇连接，第四引脚与地连接；当所述接线端子J1连接的是直流风扇时，所述接线端子J1的第一引脚与24V供电电源连接，第二引脚与所述直流风扇连接，第四引脚与地连接。还需要说明的是，在本实施例中，所述第四电阻R4的阻值为10KΩ，在其它实施例中，所述第四电阻R4的阻值不作具体限定。

在一实施例，例如本实施例，当MCU输出的信号为低电平时，光耦PC1导通，所述24V供电电源经所述第三电阻R3、光耦PC1以及第四电阻R4分压后，在所述调速单元12的稳压二极管Z1上产生幅值为5V高电平；当所述MCU输出的信号为高电平时，所述光耦PC1关断，在所述稳压二极管Z1产生0V电压。具体地，当MCU输出的占空比为100％、80％、60％、40％、20％以及0％的第一PWM信号时，在所述稳压二极管Z1上产生幅值为5V占空比为0％、20％、40％、60％、80％以及100％的第二PWM信号，所述第二PWM信号经所述接线端子J1的第三引脚控制PWM调速风扇停止转动和五档不同的转速；其中，所述占空比为0％的第二PWM信号控制PWM调速风扇停止转动。需要说明的是，在本实施例中，所述光耦PC1的导通关断有一定的上升下降时间，所述占空比为20％、40％、60％以及80％的PWM信号的实际占空比偏大于理论值，而对于分档位应用的调速风扇，并不要求准确控制风扇的转速，所以并不影响应用效果。因此，节省了MCU的专用PWM接口和高速光耦，有利于节约成本。

在一实施例，例如本实施例，所述驱动单元13包括三极管Q1和MOS管Q2，所述三极管Q1的发射极与所述MOS管Q2的栅极及所述控制单元11连接，所述三极管Q1的基极连接至所述控制单元11及所述MOS管Q2的栅极之间，所述三极管Q1的集电极接地；所述MOS管Q2的漏极与输出端连接，所述MOS管Q2的源极接地；所述低通滤波模块包括第五电阻R5和第二电容C2，所述第五电阻R5的一端与所述控制单元11连接，另一端与所述MOS管Q2的栅极连接；所述第二电容C2的一端连接至所述控制单元11及所述MOS管Q2的栅极之间，另一端接地。具体地，如图2所示，所述MOS管Q2为增强型N-MOS管，所述MOS管Q2的漏极连接至接线端子J1的第二引脚，经所述接线端子J1的第二引脚驱动直流风扇的启停。

在一实施例，例如本实施例，当所述接线连接的是直流风扇时，控制单元11接收MCU输入的开关信号，所述开关信号为低电平时，光耦PC1导通，控制单元11输出对应的控制信号，所述控制信号为5V高电平，经过所述第五电阻R5和所述第二电容C2低通滤波延迟后，在所述MOS管Q2的栅极产生高电平，所述MOS管Q2导通，通过所述接线端子J1的第二引脚控制直流风扇开启，全速运转；当控制单元11接收MCU输入的开关信号为高电平时，所述光耦PC1关断，所述控制单元11输出的控制信号为低电平，在三极管Q1的基极上产生低电平，所述三极管Q1导通，所述第二电容C2对地放电，所述MOS管Q2的栅极由高电平变为低电平，所述MOS管Q2截止，使得所述直流风扇的电源被切断而停止转动。需要说明的是，在本实施例中，所述第五电阻R5的阻值为100KΩ，所述第二电容C2的电容值为1uF；还需要说明的是，在其它实施例中，所述第五电阻R5的阻值和所述第二电容C2的电容值不作具体限定。

在一实施例，例如本实施例，所述驱动单元还包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1的阴极连接至所述控制单元11及所述输出端之间，所述第一二极管D1的阳极与所述MOS管Q2的漏极连接，所述第二二极管D2与所述第一二极管D1并联。具体地，如图2所示，所述第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阴极均与24V供电电源连接，所述第一二极管D1的阳极和所述第二二极管D2的阳极均与MOS管Q2的漏极连接，通过所述第一二极管D1和第二二极管D2对MOS管Q2起到保护作用。可选地，所述第一二极管D1和所述第二二极管D2均为LBAV70LT1G型开关二极管。

在一实施例，例如本实施例，当控制单元11输出的控制信号是驱动调速风扇的PWM信号，而接线端子J1连接的是直流风扇时，会出现控制单元11输出的PWM信号与连接的直流风扇不匹配的情况，若所述PWM信号不加以处理直接驱动直流风扇会导致直流风扇损坏，而且也会对输入电源造成干扰，因此需要对PWM信号进行处理。在本实施例中，驱动单元13包括低通滤波模块，所述低通滤波模块包括第五电阻R5和第二电容C2，通过所述低通滤波模块实现保护直流风扇不被PWM信号损坏。具体地，当在所述稳压二极管Z1上产生的PWM信号为高电平时，所述PWM信号经所述第五电阻R5实现对第二电容C2缓慢充电；当在所述稳压二极管Z1上产生的PWM信号为低电平时，由于光耦PC1的关断延迟和第四电阻R4对三极管Q1的基极电流的限流，所述第二电容C2会缓慢放电，通过对所述第二电容C2的缓慢充电和缓慢放电将所述PWM信号转换成有一定充放电波动的直流电压，所述直流电压可以控制直流风扇的启停，并不会损坏直流风扇。需要说明的是，在本实施例中，所述直流电压的幅值与所述稳压二极管Z1上的PWM信号的占空比正相关，80％以上占空比的PWM信号对应的直流电压大于MOS管Q2的导通电压，所述MOS管Q2导通，直流风扇开启；60％以下占空比的PWM信号对应的直流电压小于MOS管Q2的导通电压，所述MOS管Q2关断，直流风扇停止。

在一实施例，例如本实施例，当控制单元11输出的是驱动直流风扇的开关信号，而接线端子J1连接的是PWM调速风扇时，所述开关信号也能控制所述PWM调速风扇关断或开启全速运行，只是不能实现调速功能，并不会对PWM调速风扇造成损坏。具体地，当MCU输出的开关信号为高电平时，光耦PC1关断，所述PWM调速风扇关断，停止转动；当MCU输出的开关信号为低电平时，所述光耦PC1导通，所述PWM调速风扇开启，全速运行。因此，本实用新型的风扇驱动电路10在风扇配置错误或风扇控制信号与风扇不匹配时，也能驱动风扇正常运行，不会对风扇造成损坏，容错性更强，配置更灵活，能较好的满足用户的需求。

在一实施例，例如本实施例，还提供了一种变频器，请参阅图3，所述变频器100包括MCU14、风扇15以及上述风扇驱动电路10，所述风扇15为直流风扇或PWM调速风扇，所述MCU14的IO引脚与风扇驱动电路10连接，用于向所述风扇驱动电路10输出PWM信号或开关信号；所述风扇驱动电路10经接线端子J1与风扇15连接。

本实用新型所公开的风扇驱动电路及变频器，通过控制单元输出控制信号控制调速单元驱动PWM调速风扇或直流风扇，或通过控制单元输出控制信号控制驱动单元驱动直流风扇或PWM调速，实现了既能驱动直流风扇也能驱动PWM调速风扇，该风扇驱动电路不仅能兼容两种风扇，容错性强，而且配置成本较低。本实用新型所公开的风扇驱动电路解决了现有风扇驱动电路无法兼容直流风扇和PWM调速风扇的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风扇驱动电路，其特征在于，包括：

控制单元，所述控制单元用于与MCU连接，以将接收的所述MCU的输入信号转换为控制信号，其中，所述控制信号包括PWM信号；

调速单元，所述调速单元与所述控制单元连接；

驱动单元，所述驱动单元包括低通滤波模块，所述低通滤波模块用于将所述PWM信号转换为直流电压，所述驱动单元与所述调速单元及所述控制单元连接；

其中，通过所述控制信号控制所述调速单元驱动PWM调速风扇或直流风扇，或控制所述驱动单元驱动直流风扇或PWM调速风扇。

2.根据权利要求1所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述调速单元包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述控制单元连接，所述稳压二极管的阳极接地。

3.根据权利要求2所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述调速单元还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述控制单元连接，另一端接地，所述第四电阻与所述稳压二极管并联。

4.根据权利要求2所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述驱动单元包括三极管和MOS管，所述三极管的发射极与所述MOS管的栅极及所述控制单元连接，所述三极管的基极连接至所述控制单元及所述MOS管的栅极之间，所述三极管的集电极接地；所述MOS管的漏极与输出端连接，所述MOS管的源极接地。

5.根据权利要求4所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述低通滤波模块包括第五电阻和第二电容，所述第五电阻的一端与所述控制单元连接，另一端与所述MOS管的栅极连接；所述第二电容的一端连接至所述控制单元及所述MOS管的栅极之间，另一端接地。

6.根据权利要求5所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述驱动单元还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极连接至所述控制单元及所述输出端之间，所述第一二极管的阳极与所述MOS管的漏极连接，所述第二二极管与所述第一二极管并联。

7.根据权利要求6所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述控制单元包括光耦，所述光耦的发光二极管的阳极用于接收输入电源输入的电压，所述光耦的发光二极管的阴极与所述MCU的IO引脚连接；所述光耦的光敏三极管的发射极与所述稳压二极管的阴极连接。

8.根据权利要求7所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述控制单元还包括第一电阻、第二电阻以及第一电容，所述第二电阻与所述第一电容并联，所述第二电阻和所述第一电容并联的第一公共端与所述光耦的发光二极管的阳极连接，另一公共端分别与所述第一电阻的一端和所述光耦的发光二极管的阴极连接，所述第一电阻的另一端与所述MCU的IO引脚连接。

9.根据权利要求8所述的风扇驱动电路，其特征在于，所述控制单元还包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述光耦的光敏三极管的集电极连接，另一端与所述第一二极管及所述第二二极管的阴极连接。

10.一种变频器，其特征在于，所述变频器包括MCU、风扇以及如权利要求1-9中任一项所述的风扇驱动电路，所述风扇为直流风扇或PWM调速风扇。

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