CN219875529U - 一种电磁兼容风机控制电路及布线结构 - Google Patents

一种电磁兼容风机控制电路及布线结构 Download PDF

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CN219875529U CN202320503269.6U CN202320503269U CN219875529U CN 219875529 U CN219875529 U CN 219875529U CN 202320503269 U CN202320503269 U CN 202320503269U CN 219875529 U CN219875529 U CN 219875529U
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张鹏飞
唐博
吴强
时晓鹏
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Abstract

本实用新型提供一种电磁兼容风机控制电路，包括：供电电源电路，用于为电磁兼容风机控制电路提供幅值稳定的电压；驱动电路，用于驱动双绕组定子及驱动两组PWM信号控制开关管的导通与关断；微控制器及其外围电路用于接收并处理霍尔信号和电源电压信号，通过内部软件逻辑运算后，输出控制驱动电路的两路PWM信号以及能够反映风机转速的频率信号；微控制器及其外围电路包括：微控制器、退耦电路、霍尔信号采集电路、频率输出电路、电压信号采集电路，电压信号采集电路、霍尔信号采集电路和退耦电路均分别与微控制器的端口一一对应连接。通过上述结构，提高了风机控制电路的防误接、转速反馈以及电磁兼容性能。

Description

一种电磁兼容风机控制电路及布线结构
技术领域
本说明书涉及无刷直流风机技术领域，具体涉及一种电磁兼容风机控制电路及布线结构。
背景技术
由于无刷直流风机是为其他设备进行通风散热的功能部件，其中不乏应用于各种特殊场合，其本身的防误接、转速反馈、以及电磁兼容性能对于其广泛使用便起到了关键性的作用。现有的风机控制原理由于控制信号种类较多，所产生的各次谐波干扰也会相比于纯硬件电路更多，因此兼顾电磁兼容的电路板布局走线变得十分重要。
现有的风机控制原理由于控制信号种类较多，所产生的各次谐波干扰也会相比于纯硬件电路更多，因此兼顾电磁兼容的电路板布局走线变得十分重要
实用新型内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种电磁兼容风机控制电路及布线结构，以达到防误接、提高无刷直流风机的转速反馈、电磁兼容性能的目的。
本说明书实施例提供以下技术方案：
一种电磁兼容风机控制电路，包括：
供电电源电路，用于为电磁兼容风机控制电路提供幅值稳定的电压；
驱动电路，用于驱动双绕组定子及驱动两组PWM信号控制开关管的导通与关断；
微控制器及其外围电路，用于接收并处理霍尔信号和电源电压信号，通过内部软件逻辑运算后，输出控制驱动电路的两组PWM信号以及能够反映风机转速的频率信号；微控制器及其外围电路包括：微控制器、退耦电路、霍尔信号采集电路、频率输出电路、电压信号采集电路，电压信号采集电路、霍尔信号采集电路和退耦电路均分别与微控制器的端口一一对应连接；
退耦电路用于稳定微控制器的电压幅值；
霍尔信号采集电路用于采集霍尔信号并将霍尔信号传输至微控制器；
频率输出电路用于测量风机的实时转速；
电压信号采集电路用于通过控制微控制器停止输出控制信号以保护驱动电路。
进一步地，供电电源电路包括：共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5、差模电容C6、二极管D1、钽电解电容C7、滤波电容C8、滤波电容C9、电阻R1、电阻R2、集成电路U1、集成电路U2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电阻R3；
共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6的两端均与电源的正负极连接；
二极管D1的一端与电源正极连接，二极管D1的另一端为VCC电源正极并与钽电解电容C7的正极相连；
钽电解电容C7的负极与电源负极回线连接，滤波电容C8和滤波电容C9均并联在钽电解电容C7两端；
电阻R1与电阻R2并联，且一端与钽电解电容C7连接，另一端与三端集成稳压器U1的输入端连接；
电容C10、电容C11并联在三端集成稳压器U1的输入端与接地端之间；
三端集成稳压器U2的输入端与三端集成稳压器U1的输出端连接，电容C12和电容C13并联至三端集成稳压器U2的输入端与接地端之间，三端集成稳压器U2的输出端为电源的正极，电容C14和电容C15的两端均与电源的正负极连接，电阻R3串联在电源的正负极之间。
进一步地，驱动电路包括：
绕组L1、绕组L2、电容C19、电容C20、晶体管Q1、晶体管Q2、N沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4、二极管D2、二极管D3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15；
绕组L1的一端与VCC公共端连接，绕组L1的另一端与电容C19和N沟道场效应管Q3的漏极连接，电容C19并联在N沟道场效应管Q3的漏极与源极之间，电阻R7并联在N沟道场效应管Q3的栅极与源极之间，二极管D2与电阻R12并联接在N沟道场效应管Q3栅极，二极管D2的阴极和电阻R12的另一端均与电阻R10和晶体管Q1的集电极连接，电阻R10与电阻R6的公共端与12V电源正极相连，电阻R6的另一端与电阻R14及微控制器的端口连接，晶体管Q1的发射极与电源回线GND相连；
绕组L2的一端与VCC公共端连接，绕组L2的另一端与电容C20和N沟道场效应管Q4的漏极连接，电容C20并联在N沟道场效应管Q4的漏极与源极之间，电阻R9并联在N沟道场效应管Q4的栅极与源极之间，二极管D3与电阻R13并联接在N沟道场效应管Q4栅极，二极管D3的阴极和电阻R13的另一端均与电阻R11和晶体管Q2的集电极连接，电阻R11与电阻R8的公共端与12V电源正极相连，电阻R8的另一端与电阻R15及微控制器的端口连接，晶体管Q2的发射极与电源回线GND相连。
进一步地，电压信号采集电路与微控制器连接，电压信号采集电路包括：分压电阻R19、模拟量电阻R20、滤波电容C25和滤波电容C26；
分压电阻R19和模拟量电阻R20均串联在VCC电源正极与电源回线GND负极之间，模拟量电阻R20的一端与分压电阻R19连接，模拟量电阻R20的另一端分别与滤波电容C25的一端和滤波电容C26的一端连接，分压电阻R19的一端与VCC电源连接，分压电阻R19的另一端分别与模拟量电阻R20、滤波电容C25的一端和滤波电容C26的一端连接，分压电阻R19和模拟量电阻R20均并联在微控制器的端口与GND负极之间。
进一步地，频率输出电路包括：
限流电阻R16、限流电阻R17、晶体管Q5、上拉电阻R18、滤波电容C21、滤波电容C22、隔离电源负极GND、数字电路负极回线DGND、电阻R21和电阻R22；
晶体管Q5的集电极分别与上拉电阻R18和限流电阻R16连接，晶体管Q5的发射极与数字电路负极回线DGND连接，晶体管Q5的基极与限流电阻R17的一端连接，限流电阻R17的另一端与频率信号输出连接，限流电阻R16的一端与滤波电容C21连接，限流电阻R16的另一端与滤波电容C22连接，电阻R21的一端与隔离电源负极GND连接，电阻R21的另一端与数字电路负极回线DGND连接，电阻R22的一端与电阻R21、滤波电容C21和数字电路负极回线DGND连接，电阻R22的另一端与限流电阻R16和隔离电源负极GND连接。
进一步地，退耦电路包括：电容C16和电容C17，电容C16和电容C17均并联在微控制器的VCC和GND之间。
进一步地，霍尔信号采集电路包括：霍尔件H1、上拉电阻R4、限流电阻R5、滤波电容C18和数字电路负极回线DGND；
霍尔信号采集电路与微控制器连接；
霍尔件H1的输入端接5V电源正极，霍尔件H1的输出端通过上拉电阻R4与5V电源相连，霍尔件H1的输出端通过限流电阻R5与微控制器连接，霍尔件H1的接地端与数字电路负极回线DGND连接，滤波电容C18与限流电阻R5和数字电路负极回线DGND连接。
进一步地，布线结构适用于电磁兼容风机控制电路。
进一步地，布线结构包括：顶层线路层、底层线路层、中间1层线路层和中间2层线路层，其中，供电电源电路设置在顶层线路层，驱动电路设置在底层线路层，电源线设置在中间1层线路层，电源回线设置在中间2层线路层。
进一步地，在顶层线路层中，共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6均设置在电源入口周边；在底层线路层中，电容C19和电容C20均与N沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4相邻设置。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
通过供电电源电路提供幅值稳定的电压；通过驱动电路控制开关管的导通与关断；通过微控制器及其外围电路接收并处理霍尔信号和电源电压信号，通过内部软件逻辑运算后，输出控制所述驱动电路的所述两路PWM信号以及能够反映风机转速的频率信号。电磁兼容风机控制电路提高了风机控制电路的防误接、转速反馈以及电磁兼容性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
图1是本实用新型实施例的电磁兼容风机控制电路整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例的供电电源电路结构示意图；
图3是本实用新型实施例的驱动电路结构示意图；
图4是本实用新型实施例的稳定幅值电路结构示意图；
图5是本实用新型实施例的频率输出电路结构示意图；
图6是本实用新型实施例的电压信号采集电路结构示意图；
图7是本实用新型实施例的霍尔信号采集电路结构示意图；
图8是本实用新型实施例的退耦电路和微控制器结构示意图；
图9是本实用新型实施例电源线和电源回线走线叠加示意图；
图10是本实用新型实施例顶层线路层示意图；
图11是本实用新型实施例底层线路层示意图；
图12是本实用新型实施例中间1层线路层示意图；
图13是本实用新型实施例中间2层线路层示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。
如图1所示，本实用新型实施例的电磁兼容风机控制电路包括：
供电电源电路，用于为电磁兼容风机控制电路提供幅值稳定的电压；
驱动电路，用于驱动双绕组定子及驱动两组PWM信号控制开关管的导通与关断；
微控制器及其外围电路，用于接收并处理霍尔信号和电源电压信号，通过内部软件逻辑运算后，输出控制驱动电路的两路PWM信号以及能够反映风机转速的频率信号；微控制器及其外围电路包括：微控制器、退耦电路、霍尔信号采集电路、频率输出电路、电压信号采集电路，电压信号采集电路、霍尔信号采集电路和退耦电路均分别与微控制器的端口一一对应连接。其中微控制器可选用微控制器STC8H1K24。
退耦电路用于稳定微控制器的电压幅值。霍尔信号采集电路用于采集霍尔信号并将霍尔信号传输至微控制器。频率输出电路用于测量风机的实时转速。电压信号采集电路用于通过控制微控制器停止输出控制信号以保护驱动电路。
如图2所示，电源模块为本实用新型实施例的控制电路的其他各级模块提供电源。供电电源电路包括：共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5、差模电容C6、二极管D1、钽电解电容C7、滤波电容C8、滤波电容C9、电阻R1、电阻R2、三端集成稳压器U1、三端集成稳压器U2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电阻R3。
共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6的两端均与电源的正负极连接。公共接点EGND为预留接点，可用于连接金属风机壳体，当共模干扰较大时，可通过此回路降低干扰。差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6均为差模电容，适当数量的差模电容具有很好降低电路中差模干扰的作用，差模电容主要起到滤波的作用，因此，在电路板布局时，需将差模电容设置在主电源附近。
二极管D1的一端与电源正极连接，二极管D1的另一端为VCC电源正极并与钽电解电容C7正极相连。二极管D1串联在电源主回路可以起到防反接的作用。二极管D1的型号以及参数需结合主回路额定电流的幅值以及额定工作电压的幅值。
钽电解电容C7的负极与电源负极回线连接，滤波电容C8、滤波电容C9均并联在钽电解电容C7两端；电阻R1与电阻R2并联，且一端与钽电解电容C7连接，另一端与三端集成三端集成稳压器U1的1号输入管脚连接，电容C10、C11则并联在U1的1号输入管脚与2号接地管脚之间，起滤波作用，三端集成稳压器U1的输出端即为后级提供的+12V电源；三端集成稳压器U2的输入端与三端集成稳压器U1的输出端相连接，电容C12、电容C13同样并联在三端集成稳压器U2的1号输入管脚与2号接地管脚之间，起到滤波作用，三端集成稳压器U2的输出端即为后级提供的+5V电源，电容C14、电容C15为后级使用的+5V电源滤波，电阻R3则作为负载串联在正负极之间；
VCC(电路的供电电压)端口为风机驱动电源端口，VCC端口直接连接至绕组(驱动电路中的绕组L1和绕组L2)。运行过程中绕组反电动势的纹波浮动易影响VCC端口的幅值从而影响风机性能，所以设置钽电解电容C7、滤波电容C8和滤波电容C9进行滤波。钽电解电容C7、滤波电容C8和滤波电容C9为VCC电源的滤波电容，必要时可选取固定频段滤波性能较优的钽电解电容。经过电阻R1和电阻R2的限流降压，三端集成稳压器U1和三端集成稳压器U2可以将电压稳定在所需的幅值。
如图3所示，驱动电路包括绕组L1、绕组L2、电容C19、电容C20、晶体管Q1、晶体管Q2、N沟道场效应管Q3、晶体管Q4、二极管D2、二极管D3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15。
绕组L1的一端与VCC公共端连接，绕组L1的另一端与电容C19和N沟道场效应管Q3的漏极连接，电容C19并联在N沟道场效应管Q3的漏极与源极之间，电阻R7并联在N沟道场效应管Q3的栅极与源极之间，二极管D2与电阻R12并联接在N沟道场效应管Q3栅极，组成N沟道场效应管Q3快速关断的释放路径。二极管D2的阴极和电阻R12的另一端均与电阻R10和晶体管Q1的集电极连接，电阻R10与电阻R6的公共端与12V电源正极相连，电阻R6的另一端与电阻R14及所述微控制器的端口连接，晶体管Q1的发射极与电源回线GND相连。
绕组L2的一端与VCC公共端连接，绕组L2的另一端与电容C20和N沟道场效应管Q4的漏极连接，电容C20并联在N沟道场效应管Q4的漏极与源极之间，电阻R9并联在N沟道场效应管Q4的栅极与源极之间，二极管D3与电阻R13并联接在N沟道场效应管Q4栅极，组成N沟道场效应管Q4快速关断的释放路径。二极管D3的阴极和电阻R13的另一端均与电阻R11和晶体管Q2的集电极连接，电阻R11与电阻R8的公共端与12V电源正极相连，电阻R8的另一端与电阻R15及所述微控制器的端口连接，晶体管Q2的发射极与电源回线GND相连。
本实用新型实施例的电磁兼容风机控制电路中，驱动模块主要功能为驱动双绕组定子以及PWM信号控制两组(两组为PWM1P和PWM2P)开关管的导通与关断。以PWM1P信号为例，当PWM1P呈高电平时，电流由晶体管Q1的基极流向发射极，集电极发射极正向导通，集电极电位为零，这样N沟道场效应管Q3的栅极电压也会被同位至低电平，因无法满足开启条件，此时两组开关管的状态为关断；当PWM1P呈低电平时，晶体管Q1的基极与发射极正向截止，集电极与发射极间不会导通，N沟道场效应管Q3的栅极电压则由电阻R7的分压决定：
UG＝[R7/(R7+R12+R10)]×12V；
其中，UG为N沟道场效应管Q3的栅极电压；UGS为N沟道场效应管Q3的栅源电压；UGSth为N沟道场效应管Q3的栅源开起电压。
此时UGS>UGSth，N沟道场效应管Q3漏源导通，绕组L1获得通电。
二极管D2与电阻R12组成场效应管关断释放回路，可以实现N沟道场效应管Q3的快速关断，电容C19用于吸收绕组反电动势对于场效应管的冲击。PWM2P信号驱动的一组开关管工作原理与之相同，通过微控制器输出PWM信号控制两路开关管的工作从而实现双绕组的交替导通。
如图4所示，微控制器及其外围电路设置有排针插孔P1、滤波电容C23和滤波电容C2。排针插孔P1正负极分别接在5V电源两端，两端同时并联一对滤波电容C23和滤波电容C24起到稳定幅值的作用。
如图5所示，频率输出电路包括：限流电阻R16、限流电阻R17，晶体管Q5，上拉电阻R18，滤波电容C21、滤波电容C22以及隔离电源负极GND与数字电路负极回线DGND的0Ω电阻R21。晶体管Q5的集电极分别与上拉电阻R18和限流电阻R16连接，晶体管Q5的发射极与数字电路负极回线DGND连接，晶体管Q5的基极与限流电阻R17的一端连接，限流电阻R17的另一端与频率信号输出连接，限流电阻R16的一端与滤波电容C21连接，限流电阻R16的另一端与滤波电容C22连接，电阻R21的一端与隔离电源负极GND连接，电阻R21的另一端与数字电路负极回线DGND连接，电阻R22的一端与电阻R21、滤波电容C21和数字电路负极回线DGND连接，电阻R22的另一端与限流电阻R16和隔离电源负极GND连接。
频率信号输出(PWMOUT端)以高低电平的形式通过限流电阻R17接到晶体管Q5的基极，晶体管Q5的发射极与数字电路负极回线DGND连接，晶体管Q5的集电极分别连接上拉电阻R18与限流电阻R16，当频率信号为高电平时，集电极输出低电平，反之集电极输出高电平；滤波电容C21、滤波电容C22分别接在限流电阻R16两端，用以稳定输出信号的波形。0Ω电阻R21接在电源负极回线GND与数字电路负极回线DGND之间，起到隔离作用。
如图6所示，电压信号采集电路与微控制器连接，电压信号采集电路包括：分压电阻R19、模拟量电阻R20以及滤波电容C25和滤波电容C26。电压信号采集电路与微控制器STC8H1K2的20号端口(P1.1/PWM6)连接。分压电阻R19、模拟量电阻R20串联在VCC电源正极与GND负极之间，模拟量电阻R20的分压会被微控制器接受监控，当其幅值大于某一设定限值时，可以控制微控制器停止输出控制信号从而保护驱动电路。电容C25、电容C26主要为采集到的电压信号作滤波处理。
如图7所示，霍尔信号采集电路包括：霍尔件H1(型号可为CS3175)、上拉电阻R4、限流电阻R5、滤波电容C18和数字电路负极回线DGND。霍尔信号采集电路与微控制器的15号端口(P3.2/INT0)连接。霍尔件H1包括输入端(VCC)、接地端(GND)和输出端(OUT)。霍尔件H1的输入端接5V电源正极，霍尔件H1的输出端通过上拉电阻R4与5V电源相连，同时，霍尔件H1的输出端通过限流电阻R5与微控制器的15号端口(P3.2/INT0)连接并将霍尔信号传输至微控制器，霍尔件H1的接地端连接数字电路负极回线DGND，滤波电容C18与限流电阻R5和数字电路负极回线DGND连接。
如图8所示，退耦电路包括：电容C16和电容C17。电容C16、电容C17并联在微控制器的VCC和GND(5V电源正负极)之间，保证了微控制器供电幅值的稳定。
本实用新型实施例的电磁兼容风机控制电路的供电电源电路为其他各级模块提供幅值稳定的电压，因而，电源电路的工作电流相对其他电路模块而言更大更容易产生电磁干扰；相比于电源电路，驱动电路与绕组直连，同样具有大电流的特点之余，还更容易将干扰辐射出去；而为微控制器及其外围电路多为信号处理线，具有低电流高频率的特点。因此，电路板的电源线、电源回线走线的包被面积需要尽可能的缩小。
电路板的电源线、电源回线走线如图9所示。从图9中可看出电源线和电源回线走线的回路被尽可能的缩小。需要说明是的，图9为电源线、电源回线走线的叠加示意图，电源线和电源回线设置在不同线路层。电源线、电源回线均为高电流低频率走线，更容易产生扰动强烈的共模干扰，因而其组成回路包被的面积需尽可能小，这样电流镜回路的大电流对敏感器件产生的干扰也越少，有利于电路板的敏感和辐射测试。
综上所述，首先，将各个模块的电路分区域布件。将与电源线、电源回线直连的共模、差模电容布置在入口附近，滤除电路板与外界交互时产生的干扰；将驱动电路为主要开关管滤波的电容布置在其附近，尽可能滤除与绕制直连情况下辐射的干扰。因此本实用新型实施的布线结构设计为多层结构。
布线结构的多层结构包括：顶层线路层、底层线路层、中间1层线路层和中间2层线路层，其中，供电电源电路设置在顶层线路层，驱动电路设置在底层线路层，电源线设置在中间1层线路层，电源回线设置在中间2层线路层。
如图10所示，顶层线路层中，共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6均设置在电源入口周边，目的为了滤除电路板与外界交互时产生的干扰。
如图11所示，在底层线路层中，电容C19和电容C20均与所述N沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4相邻设置，尽可能滤除与绕制直连情况下辐射的干扰。
具体的，中间2层线路层如图12所示，中间1层线路层如图13所示，中间2层线路层尽可能多的用来走各级电源线，中间1层线路层则尽可能多的用来走各级电源线的回线。有意识的将电源线与电源回线分离至不同层别，并将其包裹在中间信号层，这有利于减少干扰辐射。
本实用新型实施例的布线结构兼顾了风机的电磁兼容性能，增加了风机的应用场合，兼顾风机EMC性能，为后续制版具有借鉴意义，利于后续高EMC性能风机的发展。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电磁兼容风机控制电路，其特征在于，包括：
供电电源电路，用于为所述电磁兼容风机控制电路提供幅值稳定的电压；
驱动电路，用于驱动双绕组定子及驱动两组PWM信号控制开关管的导通与关断；
微控制器及其外围电路，用于接收并处理霍尔信号和电源电压信号，通过内部软件逻辑运算后，输出控制所述驱动电路的所述两组PWM信号以及能够反映风机转速的频率信号；
微控制器及其外围电路包括：微控制器、退耦电路、霍尔信号采集电路、频率输出电路、电压信号采集电路，所述电压信号采集电路、所述霍尔信号采集电路和所述退耦电路均分别与所述微控制器的端口一一对应连接；
所述退耦电路用于稳定所述微控制器的电压幅值；
所述霍尔信号采集电路用于采集霍尔信号并将霍尔信号传输至所述微控制器；
所述频率输出电路用于测量风机的实时转速；
所述电压信号采集电路用于通过控制所述微控制器停止输出控制信号以保护所述驱动电路。
2.根据权利要求1所述的电磁兼容风机控制电路，其特征在于，所述供电电源电路包括：共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5、差模电容C6、二极管D1、钽电解电容C7、滤波电容C8、滤波电容C9、电阻R1、电阻R2、三端集成稳压器U1、三端集成稳压器U2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电阻R3；
共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6的两端均与电源的正负极连接；
二极管D1的一端与电源正极连接，二极管D1的另一端为VCC电源正极并与钽电解电容C7的正极相连；
钽电解电容C7的负极与电源负极回线连接，滤波电容C8和滤波电容C9均并联在钽电解电容C7两端；
电阻R1与电阻R2并联，且一端与钽电解电容C7连接，另一端与三端集成稳压器U1的输入端连接；
电容C10、电容C11并联在三端集成稳压器U1的输入端与接地端之间；
三端集成稳压器U2的输入端与三端集成稳压器U1的输出端连接，电容C12和电容C13并联至三端集成稳压器U2的输入端与接地端之间，三端集成稳压器U2的输出端为电源的正极，电容C14和电容C15的两端均与电源的正负极连接，电阻R3串联在电源的正负极之间。
3.根据权利要求1所述的电磁兼容风机控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括：
绕组L1、绕组L2、电容C19、电容C20、晶体管Q1、晶体管Q2、N沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4、二极管D2、二极管D3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和电阻R15；
绕组L1的一端与VCC公共端连接，绕组L1的另一端与电容C19和N沟道场效应管Q3的漏极连接，电容C19并联在N沟道场效应管Q3的漏极与源极之间，电阻R7并联在N沟道场效应管Q3的栅极与源极之间，二极管D2与电阻R12并联接在N沟道场效应管Q3栅极，二极管D2的阴极和电阻R12的另一端均与电阻R10和晶体管Q1的集电极连接，电阻R10与电阻R6的公共端与12V电源正极相连，电阻R6的另一端与电阻R14及所述微控制器的端口连接，晶体管Q1的发射极与电源回线GND相连；
绕组L2的一端与VCC公共端连接，绕组L2的另一端与电容C20和N沟道场效应管Q4的漏极连接，电容C20并联在N沟道场效应管Q4的漏极与源极之间，电阻R9并联在N沟道场效应管Q4的栅极与源极之间，二极管D3与电阻R13并联接在N沟道场效应管Q4栅极，二极管D3的阴极和电阻R13的另一端均与电阻R11和晶体管Q2的集电极连接，电阻R11与电阻R8的公共端与12V电源正极相连，电阻R8的另一端与电阻R15及所述微控制器的端口连接，晶体管Q2的发射极与电源回线GND相连。
4.根据权利要求1所述的电磁兼容风机控制电路，其特征在于，所述电压信号采集电路与所述微控制器连接，所述电压信号采集电路包括：分压电阻R19、模拟量电阻R20、滤波电容C25和滤波电容C26；
分压电阻R19和模拟量电阻R20均串联在VCC电源正极与电源回线GND负极之间，模拟量电阻R20的一端与分压电阻R19连接，模拟量电阻R20的另一端分别与滤波电容C25的一端和滤波电容C26的一端连接，分压电阻R19的一端与VCC电源连接，分压电阻R19的另一端分别与模拟量电阻R20、滤波电容C25的一端和滤波电容C26的一端连接，分压电阻R19和模拟量电阻R20均并联在所述微控制器的端口与GND负极之间。
5.根据权利要求1所述的电磁兼容风机控制电路，其特征在于，所述频率输出电路包括：
限流电阻R16、限流电阻R17、晶体管Q5、上拉电阻R18、滤波电容C21、滤波电容C22、隔离电源负极GND、数字电路负极回线DGND、电阻R21和电阻R22；
晶体管Q5的集电极分别与上拉电阻R18和限流电阻R16连接，晶体管Q5的发射极与数字电路负极回线DGND连接，晶体管Q5的基极与限流电阻R17的一端连接，限流电阻R17的另一端与频率信号输出连接，限流电阻R16的一端与滤波电容C21连接，限流电阻R16的另一端与滤波电容C22连接，电阻R21的一端与隔离电源负极GND连接，电阻R21的另一端与数字电路负极回线DGND连接，电阻R22的一端与电阻R21、滤波电容C21和数字电路负极回线DGND连接，电阻R22的另一端与限流电阻R16和隔离电源负极GND连接。
6.根据权利要求1所述的电磁兼容风机控制电路，其特征在于，所述退耦电路包括：电容C16和电容C17，电容C16和电容C17均并联在所述微控制器的VCC和GND之间。
7.根据权利要求1所述的电磁兼容风机控制电路，其特征在于，所述霍尔信号采集电路包括：霍尔件H1、上拉电阻R4、限流电阻R5、滤波电容C18和数字电路负极回线DGND；
所述霍尔信号采集电路与所述微控制器连接；
霍尔件H1的输入端接5V电源正极，霍尔件H1的输出端通过上拉电阻R4与5V电源相连，霍尔件H1的输出端通过限流电阻R5与所述微控制器连接，霍尔件H1的接地端与数字电路负极回线DGND连接，滤波电容C18与限流电阻R5和数字电路负极回线DGND连接。
8.一种布线结构，其特征在于，所述布线结构适用于权利要求1至7任一所述的电磁兼容风机控制电路。
9.根据权利要求8所述的布线结构，其特征在于，所述布线结构包括：顶层线路层、底层线路层、中间1层线路层和中间2层线路层，其中，所述供电电源电路设置在顶层线路层，所述驱动电路设置在所述底层线路层，电源线设置在所述中间1层线路层，电源回线设置在所述中间2层线路层。
10.根据权利要求9所述的布线结构，其特征在于，在所述顶层线路层中，共模电容C1、共模电容C2、差模电容C3、差模电容C4、差模电容C5和差模电容C6均设置在电源入口周边；在所述底层线路层中，电容C19和电容C20均与N沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4相邻设置。
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