CN220600054U - 一种风扇调速控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及风扇控制的技术领域，尤其是涉及一种风扇调速控制电路，其包括检测模块、放大模块、隔离模块和控制模块。检测模块串联在电源负极和负载地之间，放大模块的输入端与检测模块的输出端连接，隔离模块的输入端与放大模块的输出端连接，控制模块的输入端与电源连接，控制模块的控制端与隔离模块的输出端连接，检测模块被配置为将负载的电流信号转变为电压信号，放大模块接收电压信号后输出放大信号，隔离模块被配置为接收放大信号后输出驱动信号，控制模块的输出端在控制端接收驱动信号后输出对应于驱动信号幅值大小的供电电压。本申请具有改善了现有的风扇散热方式存在能耗高问题的效果。

Description

一种风扇调速控制电路

技术领域

本申请涉及风扇控制的技术领域，尤其是涉及一种风扇调速控制电路。

背景技术

目前，电源行业所使用的电子负载，通常采用风冷的方式对功耗器件进行散热。风扇在功耗器件的一侧转动产生负压，从而吸入冷空气。冷空气流经功耗器件，在对功耗器件进行冷却后，从功耗器件的另一侧流出，从而降低功耗器件的工作温度。

然而，现有技术中，常用的风扇散热方式，不管负载量的大小，风扇都保持全速运行，一直以最大的风扇转速来对功耗器件进行散热，不仅噪音污染严重而且费电，多数情况下风扇并不需要工作全速状态下也能满足功耗器件的散热，这种全速运行的方式将增大能耗且浪费资源。

实用新型内容

为了改善现有的风扇散热方式存在能耗高的问题，本申请提供一种风扇调速控制电路。

本申请提供的一种风扇调速控制电路，采用如下的技术方案：

一种风扇调速控制电路，包括：检测模块，所述检测模块串联在电源负极和负载地之间，所述检测模块被配置为将负载的电流信号转变为电压信号；放大模块，所述放大模块的输入端与所述检测模块的输出端连接，所述放大模块接收电压信号后输出放大信号；隔离模块，所述隔离模块的输入端与所述放大模块的输出端连接，所述隔离模块被配置为接收放大信号后输出驱动信号；控制模块，所述控制模块的输入端与电源连接，所述控制模块的控制端与所述隔离模块的输出端连接，所述控制模块的输出端在控制端接收驱动信号后输出对应于驱动信号幅值大小的供电电压。

通过采用上述技术方案，通过检测模块对负载电流大小进行检测后将负载的电流信号转变为电压信号，放大模块将电压信号进行放大后输出放大信号，隔离模块接收到放大信号后输出的驱动信号，控制模块接收到驱动信号后控制风扇的转速，本申请中的方案可以根据负载电流的大小进行风扇自动调速，从而改善现有的风扇散热方式存在能耗高的问题。

可选的，所述检测模块包括检测电阻，所述检测电阻串联在电源负极和负载地之间。

通过采用上述技术方案，检测模块串联在电源负极和负载地之间，通过检测电阻对负载电流的大小进行检测。

可选的，所述放大模块包括第一放大单元和第二放大单元，所述第一放大单元的输入端与检测模块的输出端连接，所述第一放大单元的输出端与所述第二放大单元的输入端连接，所述第二放大单元的输出端与所述隔离模块连接。

通过采用上述技术方案，当采用电阻采用毫欧级别，在第一放大单元和第二放大单元的双重放大下，便于放大信号导通后级的电路模块。

可选的，所述第一放大单元包括第一运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第四电容器，所述第一运算放大器的输出端与所述第二放大单元的输入端连接，所述第一运算放大器的正输入端通过所述第一电阻器与所述检测模块连接，所述第一运算放大器的负输入端通过所述第二电阻器与检测模块连接，所述第三电阻器串联在所述第一运算放大器的正输入端和地线之间，所述第四电阻器串联在所述第一运算放大器的输出端和所述第一运算放大器的负输入端之间，所述第四电容器与所述第四电阻器并联。

通过采用上述技术方案，运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，第一放大单元通过第一运算放大器对电压信号进行放大。

可选的，所述第一放大单元还包括滤波子单元，所述滤波子单元包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，所述第一电容器串联在所述第一运算放大器的正输入端和地线之间，所述第二电容器串联在所述第一运算放大器的负输入端和地线之间，所述第三电容器串联在所述第一运算放大器的正输入端和所述第一运算放大器的负输入端之间。

通过采用上述技术方案，通过第一电容器、第二电容器和第三电容器作为滤波子单元，第三电容器串联在第一运算放大器的正输入端和第二运算放大器的负输入端之间具有抗干扰的作用，提高第一放大单元的运行的稳定性，滤波子单元对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到所需要的有效信号，从而提高电路的可靠性。

可选的，所述第二放大单元包括第二运算放大器、第五电阻器、第六电阻器和第七电阻器，所述第五电阻器串联在所述第二运算放大器的正输入端和所述第一放大单元的输出端之间，所述第六电阻器串联在所述第二运算放大器的负输入端和地线之间，所述第七电阻器串联在所述第二运算放大器的负输入端和所述第二运算放大器的输出端之间，所述第二运算放大器的输出端与所述隔离模块连接。

通过采用上述技术方案，第二放大单元通过第二运算放大器对电压信号进行二次放大，若第一放大单元的放大倍数在不失真的情况下，难以驱动后级电路模块导通，通过增加第二放大单元对电压信号进行二次放大。

可选的，所述隔离模块包括第三运算放大器、第八电阻器和第五电容器，所述第八电阻器串联在所述第三运算放大器的正输入端和所述放大模块的输出端之间，所述第五电容器串联在所述第三运算放大器的正输入端和地线之间，所述第三运算放大器的负输入端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述控制模块连接。

通过采用上述技术方案，第三运算放大器的负输入端和第三运算放大器的输出端连接后构成电压跟随器，运算放大器的输出阻抗一般比较高，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中，可以通过电压跟随器进行缓冲；第八电阻器和第五电容器起到延时启动的作用，当负载电流为动态时，稳定风扇的转速。

可选的，所述控制模块包括可控稳压器和第九电阻器，所述第九电阻器一端与所述可控稳压器的第一引脚连接，所述第九电阻器的另一端分别与风扇、地线连接，所述可控稳压器的第二引脚与风扇连接，所述可控稳压器的第三引脚与电源连接。

通过采用上述技术方案，通过可控稳压器稳定风扇转速，可靠的对风扇转速进行监控、调节，有效的降低了风扇转速的非正常波动概率,从而提高电路的可靠性。

可选的，所述可控稳压器为LM317可控稳压器。

通过采用上述技术方案，LM317可控稳压器不仅具有输出电压可调的特点，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中的方案可以根据负载电流的大小进行风扇自动调速，从而改善现有的风扇散热方式存在能耗高的问题；

2.通过第一电容器、第二电容器和第三电容器作为滤波子单元，滤波子单元对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到所需要的有效信号，从而提高电路的可靠性；

3.第八电阻器和第五电容器起到延时启动的作用，当负载电流为动态时，稳定风扇的转速。

附图说明

图1是本申请实施例一种风扇调速控制电路的系统框图；

图2是本申请实施例一种风扇调速控制电路的电路原理图。

附图标记说明：

1、检测模块；2、放大模块；21、第一放大单元；211、滤波子单元；22、第二放大单元；3、隔离模块；4、控制模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

本申请实施例公开一种风扇调速控制电路。参照图1，包括检测模块1、放大模块2、隔离模块3和控制模块4。检测模块1串联在电源负极和负载地之间，放大模块2的输入端与检测模块1的输出端连接，隔离模块3的输入端与放大模块2的输出端连接，控制模块4的输入端与电源连接，控制模块4的控制端与隔离模块3的输出端连接，检测模块1被配置为将负载的电流信号转变为电压信号，放大模块2接收电压信号后输出放大信号，隔离模块3被配置为接收放大信号后输出驱动信号，控制模块4的输出端在控制端接收驱动信号后输出对应于驱动信号幅值大小的供电电压。

在本申请实施例中，通过检测模块1对负载电流大小进行检测后将负载的电流信号转变为电压信号，放大模块2将电压信号进行放大后输出放大信号，隔离模块3接收到放大信号后输出的驱动信号，控制模块4接收到驱动信号后控制风扇的转速，当负载电流小时，相应控制风扇的转速也变小；当负载电流大时，相应控制风扇的转速变大；本申请中的方案可以根据负载电流的大小进行风扇自动调速，从而改善现有的风扇散热方式存在能耗高的问题。

参照图2，所述检测模块1包括检测电阻RS1，所述检测电阻RS1串联在电源负极和负载地之间。在本申请实施例中，通过检测电阻RS1对负载电流的大小进行检测。

在一些示例中，电流检测电阻RS1是随电流测量、电流控制的要求开发出来的一种特殊电阻，电流的测量范围很广，根据测量的精度要求不同，电流检测电阻RS1也有不同规格的以满足不同的需求。

参照图2，放大模块2包括第一放大单元21和第二放大单元22，第一放大单元21的输入端与检测模块1的输出端连接，第一放大单元21的输出端与第二放大单元22的输入端连接，第二放大单元22的输出端与隔离模块3连接。第一放大单元21包括第一运算放大器U1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4和第四电容器C4，第一运算放大器U1的输出端与第二放大单元22的输入端连接，第一运算放大器U1的正输入端通过第一电阻器R1与检测模块1连接，第一运算放大器U1的负输入端通过第二电阻器R2与检测模块1连接，第三电阻器R3串联在第一运算放大器U1的正输入端和地线之间，第四电阻器R4串联在第一运算放大器U1的输出端和第一运算放大器U1的负输入端之间，第四电容器C4与第四电阻器R4并联。第一放大单元21还包括滤波子单元211，滤波子单元211包括第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3，第一电容器C1串联在第一运算放大器U1的正输入端和地线之间，第二电容器C2串联在第一运算放大器U1的负输入端和地线之间，第三电容器C3串联在第一运算放大器U1的正输入端和第一运算放大器U1的负输入端之间。

在本申请实施例中，一般检测电阻RS1采用毫欧级别，在第一放大单元21和第二放大单元22的双重放大下，便于放大后的放大信号导通后级的电路模块。运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，第一放大单元21通过第一运算放大器U1对电压信号进行放大。通过第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3作为滤波子单元211，第三电容器C3串联在第一运算放大器U1的正输入端和第二运算放大器U2的负输入端之间具有抗干扰的作用，提高第一放大单元21的运行的稳定性，滤波子单元211对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到所需要的有效信号，从而提高电路的可靠性。

在一些示例中，第二电容器C2作为输入滤波电容器，可以减小电源的纹波，得到稳定的电源，从而提高电路的稳定性。

在一些示例中，第三电容器C3串联在第一运算放大器U1的正输入端和第二运算放大器U2的负输入端之间具有抗干扰的作用。

在一些示例中，第一电容器C1和第三电阻器R3并联后进行阻抗匹配，提高第一放大单元21的运行的稳定性。

参照图2，第二放大单元22包括第二运算放大器U2、第五电阻器R5、第六电阻器R6和第七电阻器R7，第五电阻器R5串联在第二运算放大器U2的正输入端和第一放大单元21的输出端之间，第六电阻器R6串联在第二运算放大器U2的负输入端和地线之间，第七电阻器R7串联在第二运算放大器U2的负输入端和第二运算放大器U2的输出端之间，第二运算放大器U2的输出端与隔离模块3连接。

在本申请实施例中，若第一放大单元21的放大倍数在不失真的情况下，难以驱动后级电路模块导通，通过增加第二放大单元22对电压信号进行二次放大，从而使放大后的放大信号对后级电路模块进行驱动。

参照图2，隔离模块3包括第三运算放大器U3、第八电阻器R8和第五电容器C5，第八电阻器R8串联在第三运算放大器U3的正输入端和放大模块2的输出端之间，第五电容器C5串联在第三运算放大器U3的正输入端和地线之间，第三运算放大器U3的负输入端与第三运算放大器U3的输出端连接，第三运算放大器U3的输出端与控制模块4连接。

在本申请实施例中，第三运算放大器U3的负输入端和第三运算放大器U3的输出端连接后构成电压跟随器，运算放大器的输出阻抗一般比较高，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中，可以通过电压跟随器进行缓冲；第八电阻器R8和第五电容器C5起到延时启动的作用，当负载电流为动态时，稳定风扇的转速。

参照图2，控制模块4包括可控稳压器和第九电阻器R9，第九电阻器R9一端与可控稳压器的第一引脚连接，第九电阻器R9的另一端分别与风扇、地线连接，可控稳压器的第二引脚与风扇连接，可控稳压器的第三引脚与电源连接。

在本申请实施例中，通过可控稳压器稳定风扇转速，可靠的对风扇转速进行监控、调节，有效的降低了风扇转速的非正常波动概率，从而提高电路的可靠性。LM317可控稳压器不仅具有输出电压可调的特点，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。

本申请实施例一种风扇调速控制电路的实施原理为：通过电流检测电阻RS1对负载电流的大小进行检测，电流检测电阻RS1一般采用毫欧级别，放大模块2包括第一放大单元21和第二放大单元22，第一放大单元21的放大倍数在不失真的情况下，不足以驱动后级电路模块中的LM317可控稳压器导通，通过增加第二放大单元22对电压信号进行二次放大，隔离模块3接收到放大信号后输出驱动信号，控制模块4接收到驱动信号后控制风扇的转速，通过LM317可控稳压器稳定风扇转速，可靠的对风扇转速进行监控、调节，有效的降低了风扇转速的非正常波动概率,从而提高电路的可靠性；本申请中的方案可以根据负载电流的大小进行风扇自动调速，从而改善现有的风扇散热方式存在能耗高的问题。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风扇调速控制电路，其特征在于，包括：

检测模块(1)，所述检测模块(1)串联在电源负极和负载地之间，所述检测模块(1)被配置为将负载的电流信号转变为电压信号；

放大模块(2)，所述放大模块(2)的输入端与所述检测模块(1)的输出端连接，所述放大模块(2)接收电压信号后输出放大信号；

隔离模块(3)，所述隔离模块(3)的输入端与所述放大模块(2)的输出端连接，所述隔离模块(3)被配置为接收放大信号后输出驱动信号；

控制模块(4)，所述控制模块(4)的输入端与电源连接，所述控制模块(4)的控制端与所述隔离模块(3)的输出端连接，所述控制模块(4)的输出端在控制端接收驱动信号后输出对应于驱动信号幅值大小的供电电压。

2.根据权利要求1所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述检测模块(1)包括检测电阻，所述检测电阻串联在电源负极和负载地之间。

3.根据权利要求2所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述放大模块(2)包括第一放大单元(21)和第二放大单元(22)，所述第一放大单元(21)的输入端与检测模块(1)的输出端连接，所述第一放大单元(21)的输出端与所述第二放大单元(22)的输入端连接，所述第二放大单元(22)的输出端与所述隔离模块(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述第一放大单元(21)包括第一运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第四电容器，所述第一运算放大器的输出端与所述第二放大单元(22)的输入端连接，所述第一运算放大器的正输入端通过所述第一电阻器与所述检测模块(1)连接，所述第一运算放大器的负输入端通过所述第二电阻器与检测模块(1)连接，所述第三电阻器串联在所述第一运算放大器的正输入端和地线之间，所述第四电阻器串联在所述第一运算放大器的输出端和所述第一运算放大器的负输入端之间，所述第四电容器与所述第四电阻器并联。

5.根据权利要求4所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述第一放大单元(21)还包括滤波子单元(211)，所述滤波子单元(211)包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，所述第一电容器串联在所述第一运算放大器的正输入端和地线之间，所述第二电容器串联在所述第一运算放大器的负输入端和地线之间，所述第三电容器串联在所述第一运算放大器的正输入端和所述第一运算放大器的负输入端之间。

6.根据权利要求3所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述第二放大单元(22)包括第二运算放大器、第五电阻器、第六电阻器和第七电阻器，所述第五电阻器串联在所述第二运算放大器的正输入端和所述第一放大单元(21)的输出端之间，所述第六电阻器串联在所述第二运算放大器的负输入端和地线之间，所述第七电阻器串联在所述第二运算放大器的负输入端和所述第二运算放大器的输出端之间，所述第二运算放大器的输出端与所述隔离模块(3)连接。

7.根据权利要求1所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述隔离模块(3)包括第三运算放大器、第八电阻器和第五电容器，所述第八电阻器串联在所述第三运算放大器的正输入端和所述放大模块(2)的输出端之间，所述第五电容器串联在所述第三运算放大器的正输入端和地线之间，所述第三运算放大器的负输入端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述控制模块(4)连接。

8.根据权利要求1所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述控制模块(4)包括可控稳压器和第九电阻器，所述第九电阻器一端与所述可控稳压器的第一引脚连接，所述第九电阻器的另一端分别与风扇、地线连接，所述可控稳压器的第二引脚与风扇连接，所述可控稳压器的第三引脚与电源连接。

9.根据权利要求8所述的一种风扇调速控制电路，其特征在于，所述可控稳压器为LM317可控稳压器。