CN220706005U - 一种直流风扇调速电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及调速电路技术领域，公开了一种转速调节可靠且运行稳定的直流风扇调速电路，包括开关模块(100)、检测模块(200)及主控模块(300)，当电压信号低于电压预设值或温度信号高于温度预设值时，主控模块(300)增加输出PWM脉冲信号的占空比，PWM脉冲信号用于控制开关模块(100)增加输出电压，以调节风扇的转速，从而达到温度平衡；当电压信号高于电压预设值或温度信号低于温度预设值时，主控模块(300)减少输出PWM脉冲信号的占空比，PWM脉冲信号用于控制开关模块(100)降低输出电压，以调节风扇的转速，使风扇达到恒温。

Description

一种直流风扇调速电路
技术领域
本实用新型涉及调速电路技术领域，更具体地说，涉及一种直流风扇调速电路。
背景技术
风扇在工业或家庭领域中是较为常用的散热设备。目前大多数风扇采用固定速度运行，在高温度环境中不能随温度的增高而增加风扇的转速，导致风扇内部温度严重过高，给产品带来恶性影响，同时随着输入电池电压降低，风扇的转速越来越慢，对产品性能有影响。
因此，如何控制输出PWM占空比对风扇转速进行调节及输入电压降低及温度升高而提高风扇的转速成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在高温度环境中不能随温度的增高而增加风扇的转速，导致风扇内部温度严重过高，给产品带来恶性影响的缺陷，提供一种转速调节可靠且运行稳定的直流风扇调速电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直流风扇调速电路，具备：
开关模块，其被配置于调速电路内，用于接收电源输入的电压信号，并输出驱动信号，其中，
所述开关模块的输出端与风扇的输入端连接，输出的所述驱动信号用于触发所述风扇工作；
检测模块，其检测端用于获取所述风扇工作时的电压信号及温度信号；
主控模块，其设有电压预设值及温度预设值，其中，
所述主控模块的反馈端耦接于所述检测模块的输出端，用于接收所述电压信号及所述温度信号，并将输入的所述电压信号及所述温度信号分别与所述电压预设值及所述温度预设值进行比较，
所述主控模块的信号输出端耦接于所述开关模块的输入端，
当所述电压信号低于所述电压预设值或所述温度信号高于所述温度预设值时，所述主控模块增加输出PWM脉冲信号的占空比，所述PWM脉冲信号用于控制所述开关模块增加输出电压，以调节所述风扇的转速，从而达到温度平衡；
当所述电压信号高于所述电压预设值或所述温度信号低于所述温度预设值时，所述主控模块减少输出所述PWM脉冲信号的占空比，所述PWM脉冲信号用于控制所述开关模块降低输出电压，以调节所述风扇的转速，使所述风扇达到恒温。
在一些实施方式中，所述主控模块包括LDO电路及主控制器，
所述LDO电路的输入端与所述电源的输出端连接，用于接收电压信号，并对输入的所述电压信号进行稳压处理，以输出+5V电压信号，
所述主控制器的电源输入端与所述LDO电路的输出端连接，用于接收所述+5V电压信号，其中，
所述主控制器的反馈端与所述检测模块的输出端连接，用于接收所述检测模块输出的所述电压信号及所述温度信号，
所述主控制器的信号输出端与所述开关模块的输入端连接。
在一些实施方式中，所述检测模块包括电压检测电路及温度检测电路，
所述电压检测电路的一端与所述风扇的输入端连接，用于获取所述风扇工作时的所述电压信号，
所述主控制器的电压反馈端耦接于所述电压检测电路的输出端；
所述温度检测电路的一端用于获取所述风扇工作时的所述温度信号，
所述主控制器的温度反馈端耦接于所述温度检测电路的输出端。
在一些实施方式中，所述开关模块包括倒相放大电路，
所述倒相放大电路的一输入端与所述主控制器的信号输出端连接，
所述倒相放大电路的另一输入端与所述LDO电路的输出端连接。
在一些实施方式中，所述开关模块还包括低通滤波电路及开关电路，
所述低通滤波电路的输入端与所述倒相放大电路的输出端连接，
所述开关电路的一输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，
所述开关电路的另一输入端与所述电源的输出端连接，
所述开关电路的输出端与所述风扇的一输入端连接。
在一些实施方式中，所述倒相放大电路包括第六电阻、第三电阻、第四电阻及第四三极管，
所述第六电阻的一端与所述主控制器的信号输出端连接，
所述第六电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第四三极管的基极连接，
所述第四电阻的一端及所述第三电阻的另一端与所述LDO电路的输出端连接，
所述第四电阻的另一端及所述第四三极管的集电极与所述低通滤波电路的一端连接，
所述第四三极管的发射极与公共端连接。
在一些实施方式中，所述低通滤波电路包括第五电阻及第三电容，
所述第五电阻及所述第三电容的一端与所述开关电路的一输入端连接，
所述第五电阻的另一端与所述述第四三极管的集电极连接，
所述第三电容的另一端与公共端连接。
在一些实施方式中，所述开关电路包括第一三极管、第二三极管及第三三极管，
所述第一三极管的发射极与所述电源的输出端连接，
所述第三三极管的基极与所述第五电阻的一端连接，
所述第三三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，
所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的集电极及所述风扇的一输入端连接，
所述第二三极管的基极与分压电路的一端连接，
所述第二三极管的发射极及所述第三三极管的发射极通过第八电阻与公共端连接。
在本实用新型所述的直流风扇调速电路中，包括用于接收电源输入的电压信号，并输出驱动信号的开关模块、检测模块及主控模块，其中，当电压信号低于电压预设值或温度信号高于温度预设值时，主控模块增加输出PWM脉冲信号的占空比，PWM脉冲信号用于控制开关模块增加输出电压，以调节风扇的转速，从而达到温度平衡；当电压信号高于电压预设值或温度信号低于温度预设值时，主控模块减少输出PWM脉冲信号的占空比，PWM脉冲信号用于控制开关模块降低输出电压，以调节风扇的转速，使风扇达到恒温。本技术方案通过主控模块控制输出PWM占空比对风扇转速进行控制，同时根据反馈电压信号及温度信号对输入电压降低及温度升高而提高风扇的转速，从而来达到良性循环的效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型提供开关模块一实施例的电路原路图；
图2是本实用新型提供检测模块一实施例的电路原路图；
图3是本实用新型提供主控模块一实施例的电路原路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1-图3所示，在本实用新型的直流风扇调速电路的第一实施例中，直流风扇调速电路包括开关模块100、检测模块200及主控模块300。
其中，开关模块100用于接收电源侧(对应BAT+)输出的电压信号，并对输入的电压信号进行放大处理，以用于驱动风扇(对应FAN1)；
检测模块200用于检查风扇(对应FAN1)工作时电压信号及温度信号；
主控模块300设有电压预设值及温度预设值，其具有信号接收、信号比较、运算及输出PWM脉冲信号的作用。
具体地，开关模块100被配置于调速电路内，用于接收电源侧(对应BAT+)输入的电压信号，对输入的电压信号进行放大滤波处理后，再对应输出驱动信号；
其中，开关模块100的输出端与风扇(对应FAN1)的一输入端连接，输出的驱动信号用于触发风扇(对应FAN1)工作；
进一步地，检测模块200的检测端用于获取风扇(对应FAN1)工作时电源(对应BAT+)的电压信号及温度信号，并将上述信号输出至主控模块300。
进一步地，主控模块300设有电压预设值及温度预设值；
其中，主控模块300的反馈端耦接于检测模块200的输出端，用于接收电压信号及温度信号，并将输入的电压信号及温度信号分别与电压预设值及温度预设值进行比较，并根据比较结果输出经调整占空比的PWM脉冲信号；
主控模块300的信号输出端耦接于开关模块100的输入端，其用于接收PWM脉冲信号；
当反馈的电压信号低于电压预设值或温度信号高于温度预设值时，主控模块300根据比较结果增加输出PWM脉冲信号的占空比，该PWM脉冲信号用于控制开关模块100增加输出电压，以调节风扇(对应FAN1)的转速，从而达到温度平衡；
当反馈的电压信号高于电压预设值或温度信号低于温度预设值时，主控模块300根据比较结果减少输出PWM脉冲信号的占空比，PWM脉冲信号用于控制开关模块100降低输出电压，以调节风扇(对应FAN1)的转速，使风扇(对应FAN1)达到恒温。
本技术方案通过主控模块300控制输出PWM占空比对风扇(对应FAN1)的转速进行控制，同时根据反馈电压信号及温度信号对输入电压降低及温度升高而提高风扇的转速，从而来达到良性循环的效果。
在一些实施方式中，如图3所示，主控模块300包括LDO电路310及主控制器U1，
LDO电路310的输入端与电源(对应BAT+)的输出端连接，用于接收电压信号，并对输入的电压信号进行稳压处理，以输出+5V电压信号，
主控制器U1的电源输入端(对应5脚)与LDO电路310的输出端连接，用于接收+5V电压信号，其中，
主控制器U1的反馈端(对应13脚及14脚)与检测模块200的输出端连接，用于接收检测模块200输出的电压信号及温度信号，并将输入的电压信号及温度信号与电压预设值及温度预设值进行比较，并根据比较结果输出调节占空比的PWM脉冲信号；
主控制器U1的信号输出端(对应12脚)与开关模块100的输入端连接，其用于接收PWM脉冲信号，该PWM脉冲信号用于控制开关模块100输出的电压值，以调节风扇(对应FAN1)的转速。
在一些实施方式中，如图2所示，检测模块200包括电压检测电路210及温度检测电路220，
其中，电压检测电路210的一端与电源(对应BAT+)的输入端连接，用于获取风扇(对应FAN1)工作时的电压信号，
主控制器U1的电压反馈端(对应14脚)耦接于电压检测电路210的输出端，用于接收电压检测电路210反馈的电压信号；
温度检测电路220的一端用于获取风扇工作时的温度信号，
主控制器U1的温度反馈端(对应13脚)耦接于温度检测电路220的输出端，用于接收温度检测电路220反馈的温度信号。
在一些实施方式中，如图1所示，开关模块100包括倒相放大电路110，其中，倒相放大电路110的一输入端与主控制器U1的信号输出端(对应12脚)连接，用于接收PWM脉冲信号，
倒相放大电路110的另一输入端与LDO电路310的输出端(对应+5V)连接。
进一步地，如图1所示，开关模块100还包括低通滤波电路120及开关电路130，其中，低通滤波电路120的输入端与倒相放大电路110的输出端连接，
开关电路130的一输入端与低通滤波电路120的输出端连接，
开关电路130的另一输入端与电源(对应BAT+)的输出端连接，用于接收电源侧的电压信号，
开关电路130的输出端与风扇(对应FAN1)的一输入端连接。
在一些实施方式中，如图1所示，倒相放大电路110包括第六电阻R6、第三电阻R3、第四电阻R4及第四三极管Q4，其中，第四三极管Q4选取为NPN型三极管，其具有开关的作用。
具体地，第六电阻R6的一端与主控制器U1的信号输出端(对应12脚)连接，第六电阻R6的另一端与第三电阻R3的一端及第四三极管Q4的基极连接，主控制器U1输出的PWM脉冲信号经第六电阻R6输入第四三极管Q4的基极，用于控制第四三极管Q4的开关状态；
第四电阻R4的一端及第三电阻R3的另一端与LDO电路310的输出端(对应+5V)连接，用于接收+5V电压；
第四电阻R4的另一端及第四三极管Q4的集电极与低通滤波电路120的一端连接，第四三极管Q4的发射极与公共端连接。
在一些实施方式中，如图1所示，低通滤波电路120包括第五电阻R5及第三电容C3，其中，第五电阻R5及第三电容C3的一端与开关电路130的一输入端连接，第五电阻R5的另一端与第四三极管Q4的集电极连接，
第三电容C3的另一端与公共端连接。
在一些实施方式中，如图1所示，开关电路130包括第一三极管Q1、第二三极管Q2及第三三极管Q3，其中，第一三极管Q1选取为PNP型三极管，第二三极管Q2及第三三极管Q3选取为NPN型三极管，均具有开关的作用。
具体地，第一三极管Q1的发射极与电源(对应BAT+)的输出端连接，用于接收电压信号，
第三三极管Q3的基极与第五电阻R5的一端连接，第三三极管Q3的集电极与第一三极管Q1的基极连接，
第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的集电极及风扇(对应FAN1)的一输入端连接，第二三极管Q2的基极与分压电路140的一端连接，
第二三极管Q2的发射极及第三三极管Q3的发射极通过第八电阻R8与公共端连接。
其中，分压电路140包括串联连接的第二电阻R2及第七电阻R7。
其工作原理为：
LDO电路310输出的+5V电压供给主控制器U1，使得主控制器U1处于工作状态；
第十电阻R10及第六电容C6为主控制器U1的复位启动电路；
第七电容C7为主控制器U1的5脚VCC去耦滤波电路；
主控制器U1的14脚为电压反馈引脚，由串联连接的第十一电阻R11及第十二电阻R12分压送给主控制器U1进行运算；
主控制器U1的13脚为温度反馈引脚，由串联连接的第十三电阻R13及热敏电阻RT1分压供给主控制器U1U1进行检测，通过以上两个项目进行检测，由主控制器U1U1的12脚执行输出PWM脉冲信号，以控制开关模块100控制的输入信号，转换为直流电压以控制风扇(对应FAN1)的转速，从而达到温度可控的目的；
倒相放大电路110将主控制器U1的12脚输出PWM脉冲信号转换为直流电压，并驱动下一级进行放大工作，
当第六电阻R6的左端输入的“PAN-Speed”PWM脉冲信号的占空比一定时，第八电阻R8上的压降是定值，大小等于A_VOL-第三三极管Q3的BE；
第二电阻R2和第七电阻R7组成分压电路被用于监控输出电压的变化，第七电阻R7的电压等于(Vout*R7/(R2+R7))；
当“Vout”输出电压过高时，由第二电阻R2和第七电阻R7分压并送到第二三极管Q2的BE极，通过第八电阻R8两端的压降，并通过到第三三极管Q3的BE极，反馈到第一三极管Q1的BE极以控制的输出电压变化，从而达到输出稳定的目的。
当“Vout”输出电压过低时，第七电阻R7的压降(B_VOL)低于A_VOL时，从第二三极管Q2的BE极这边流过第八电阻R8的电流变小，第八电阻R8的压降(第七电阻R7-第二三极管Q2的BE)降低，第三三极管Q3的BE极电压被拉大，第三三极管Q3的IB电流增加，补充亏空，根据IC＝IB*放大倍数，即第三三极管Q3的IC电流增加，因为第三三极管Q3的IC等于第一三极管Q1的IB，故第一三极管Q1的IC＝第一三极管Q1的IB*放大倍数，故第一三极管Q1的IC电流增加，故第一三极管Q1的CE极的压降减小(靠近饱和区)，“Vout”输出电压增加；
反之，当“Vout”输出电压过冲时，第一三极管Q1的IC电流变小，第一三极管Q1的CE压降增加，“Vout”输出电压减少，从而达到输出稳定的目的；
当电压检测电路210及温度检测电路220检测到输入的电压信号过低或者温度信号过高时，主控制器U1的12脚输出PWM脉冲信号的占空比增加，使A_VOL的电压增加，从而当“Vout”输出电压增加，以调节风扇(对应FAN1)的转速来达到温度平衡的作用；
反之，当电池(对应BAT+)的电压信号过高或者温度较低时，主控制器U1的12脚输PWM的占空比减小，以降低风扇(对应FAN1)的转速，从而使风扇(对应FAN1)达到恒温的目的。
本方案通过主控制器U1检测电池(对应BAT+)的电压信号及风扇(对应FAN1)内的温度，通过调整PWM脉冲信号的占空比，输出不同风扇(对应FAN1)的供电电压以调整风扇(对应FAN1)的转速，从而达到产品恒温的目的，进而提高产品使用寿命。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种直流风扇调速电路，其特征在于，具备：
开关模块，其被配置于调速电路内，用于接收电源输入的电压信号，并输出驱动信号，其中，
所述开关模块的输出端与风扇的输入端连接，输出的所述驱动信号用于触发所述风扇工作；
检测模块，其检测端用于获取所述风扇工作时的电压信号及温度信号；
主控模块，其设有电压预设值及温度预设值，其中，
所述主控模块的反馈端耦接于所述检测模块的输出端，用于接收所述电压信号及所述温度信号，并将输入的所述电压信号及所述温度信号分别与所述电压预设值及所述温度预设值进行比较，
所述主控模块的信号输出端耦接于所述开关模块的输入端，
当所述电压信号低于所述电压预设值或所述温度信号高于所述温度预设值时，所述主控模块增加输出PWM脉冲信号的占空比，所述PWM脉冲信号用于控制所述开关模块增加输出电压，以调节所述风扇的转速，从而达到温度平衡；
当所述电压信号高于所述电压预设值或所述温度信号低于所述温度预设值时，所述主控模块减少输出所述PWM脉冲信号的占空比，所述PWM脉冲信号用于控制所述开关模块降低输出电压，以调节所述风扇的转速，使所述风扇达到恒温。
2.根据权利要求1所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述主控模块包括LDO电路及主控制器，
所述LDO电路的输入端与所述电源的输出端连接，用于接收电压信号，并对输入的所述电压信号进行稳压处理，以输出+5V电压信号，
所述主控制器的电源输入端与所述LDO电路的输出端连接，用于接收所述+5V电压信号，其中，
所述主控制器的反馈端与所述检测模块的输出端连接，用于接收所述检测模块输出的所述电压信号及所述温度信号，
所述主控制器的信号输出端与所述开关模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述检测模块包括电压检测电路及温度检测电路，
所述电压检测电路的一端与所述风扇的输入端连接，用于获取所述风扇工作时的所述电压信号，
所述主控制器的电压反馈端耦接于所述电压检测电路的输出端；
所述温度检测电路的一端用于获取所述风扇工作时的所述温度信号，
所述主控制器的温度反馈端耦接于所述温度检测电路的输出端。
4.根据权利要求2所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述开关模块包括倒相放大电路，
所述倒相放大电路的一输入端与所述主控制器的信号输出端连接，
所述倒相放大电路的另一输入端与所述LDO电路的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述开关模块还包括低通滤波电路及开关电路，
所述低通滤波电路的输入端与所述倒相放大电路的输出端连接，
所述开关电路的一输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，
所述开关电路的另一输入端与所述电源的输出端连接，
所述开关电路的输出端与所述风扇的一输入端连接。
6.根据权利要求5所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述倒相放大电路包括第六电阻、第三电阻、第四电阻及第四三极管，
所述第六电阻的一端与所述主控制器的信号输出端连接，
所述第六电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第四三极管的基极连接，
所述第四电阻的一端及所述第三电阻的另一端与所述LDO电路的输出端连接，
所述第四电阻的另一端及所述第四三极管的集电极与所述低通滤波电路的一端连接，
所述第四三极管的发射极与公共端连接。
7.根据权利要求6所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述低通滤波电路包括第五电阻及第三电容，
所述第五电阻及所述第三电容的一端与所述开关电路的一输入端连接，
所述第五电阻的另一端与所述述第四三极管的集电极连接，
所述第三电容的另一端与公共端连接。
8.根据权利要求7所述的直流风扇调速电路，其特征在于，
所述开关电路包括第一三极管、第二三极管及第三三极管，
所述第一三极管的发射极与所述电源的输出端连接，
所述第三三极管的基极与所述第五电阻的一端连接，
所述第三三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，
所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的集电极及所述风扇的一输入端连接，
所述第二三极管的基极与分压电路的一端连接，
所述第二三极管的发射极及所述第三三极管的发射极通过第八电阻与公共端连接。
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