CN2540064Y

CN2540064Y - 具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达

Info

Publication number: CN2540064Y
Application number: CN02229850U
Authority: CN
Inventors: 洪银树; 吕英雅; 王铭圣
Original assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2012-04-02

Abstract

一种具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，该控制转速驱动电路包含：一脉波波宽调变输入端，接收脉波波宽调变信号；及一马达绕阻驱动电路，与该脉波波宽调变输入端选择共同连接于马达绕阻；该脉波波宽调变信号控制该马达绕阻驱动电路对该马达绕阻产生开关作动及交替改变电流方向，因而该马达绕阻依脉波波宽调变信号的激磁调整风扇马达的转速；其中该脉波波宽调变信号的工作周期提高时，该风扇马达的转速增加，反之该脉波波宽调变信号的工作周期降低时，该风扇马达的转速减少；本实用新型具有脉波波宽调变控制转速的功效，并且不需要重新设计风扇马达驱动电路。

Description

具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达

技术领域

本实用新型涉及马达，尤其是一种具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其风扇马达利用脉波波宽调变(PWM)的电源供应方式调整风扇马达的电源功率，其即调整风扇马达转速的驱动电路。

背景技术

目前电脑设备产业对散热器的需求趋势必须兼具省电及低噪音，特别是笔记型电脑的散热器更需要具有省电及低噪音特性。为了省电散热器的风扇马达必须随着环境温度变化适当调整转速，即环境温度升高时适当提高风扇马达转速以增加送风量，反之环境温度降低时适当降低风扇马达转速。在风扇马达控制转速上，一般采用直接控制输入电源端的电压高低，通过高电压提高风扇马达转速，反之低电压降低风扇马达转速。然而，采用直接控制输入电源端的电压高低必然在控制电路上因消耗功率而产生高温，亦即形成另一个热源，如此该热源不但增加环境温度同时亦增加消耗功率而无法省电。

为了改善前述的省电问题，目前笔记型电脑的风扇马达控制转速系统采用脉波波宽调变的电源供应方式调整风扇马达的电源功率。ProlificTechnology Inc.所生产的直流无刷风扇马达驱动IC型号PT308F采用脉波波宽调变的电源供应方式调整风扇马达的负载比(duty Ratio)。然而，该PT308F驱动IC在规格上与既有的风扇马达驱动电路规格不符，因此若采用该PT308F驱动IC时，需要重新设计风扇马达驱动电路，因而增加风扇马达的复杂度。同时，该PT308F驱动IC的价格昂贵而增加风扇马达的成本。另外，该PT308F驱动IC的体积规格大于一般驱动IC且其规格亦不相容，因此该PT308F马区动IC目前并不适用于小型风扇马达。

一般风扇马达的驱动电路为了采用脉波波宽调变的电源供应方式，需要将笔记型电脑所提供的脉波波宽调变信号适当连接至该驱动电路，以控制该驱动电路的电源功率输出，如此一般风扇马达的驱动电路能应用兼具省电及低噪音特性的脉波波宽调变的电源供应方式时，不但能延用原有低成本小型风扇马达的驱动电路，且亦能节省重新设计规格成本。于此例举各型单相及双相风扇马达驱动电路的结构设计，其原功能及原作动概略说明如后。

图1揭示习用单相直流无刷风扇马达驱动电路的电路图。

请参照图1所示，单相直流无刷风扇马达驱动电路包含一马达绕阻(线圈)CL1、一霍尔元件IC1及一驱动元件IC2，该驱动元件IC2内设有驱动马达绕阻CL1的晶体管。由该霍尔元件IC1侦测转子的永久磁铁的磁极变化形成微弱的霍尔电压，将该霍尔电压输出至驱动元件IC2并加以放大，再由该驱动元件IC2将放大的霍尔电压经输出端O1及O2输出至马达绕阻CL1，产生开关作动及交替改变电流方向，以便激磁驱动马达的转子旋转。该驱动元件IC2另设有一频率产生输出端FG供客户端连接使用，亦另设有一控制输入端ST用以控制马达开始运转或停止运转，在该控制输入端ST低位准(GND)时开始运转，高位准(VCC)时停止运转。

图2揭示习用双相直流无刷风扇马达驱动电路的电路图。

请参照图2所示，双相直流无刷风扇马达驱动电路包含一第一马达绕阻CL1、一第二马达绕阻CL2、一霍尔元件IC1、一第一晶体管Q1、一第二晶体管Q2、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3、一第一齐纳二极管ZD1及一第二齐纳二极管ZD2。该第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一齐纳二极管ZD1及第二齐纳二极管ZD2组成马达绕阻驱动电路。由该霍尔元件IC1侦测转子的永久磁铁的磁极变化形成微弱的霍尔电压，将该霍尔电压经第二电阻R2输出至第一晶体管Q1及第二晶体管Q2，以驱动连接于第一晶体管Q1及第二晶体管Q2的集极的第一马达绕阻CLI及第二马达绕阻CL2，产生开关作动及交替改变电流方向，以便激磁驱动马达的转子旋转。该风扇马达驱动电路另包含一频率除法器元件IC3，该霍尔元件IC1的检出信号经电阻器R4及晶体管Q3放大，再将放大信号输入至该频率除法器元件IC3的输入端IN，再将该放大信号经输出端A连接输出形成输出端FG供客户端连接使用。

图3揭示另一习用双相直流无刷风扇马达驱动电路的电路图。

请参照图3所示，双相直流无刷风扇马达驱动电路包含一第一马达绕阻CL1、一第二马达绕阻CL2、一霍尔元件IC1、一驱动元件IC2、一第一晶体管Q1、一第二晶体管Q2、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3及一电容C。该第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及电容C组成马达绕阻驱动电路。由该霍尔元件IC1侦测转子的永久磁铁的磁极变化形成微弱的霍尔电压，将该霍尔电压(检出信号)输入驱动元件IC2的输入端IN并由输出端O1及O2输出至第一晶体管Q1及第二晶体管Q2放大，以驱动连接于第一晶体管Q1及第二晶体管Q2的集极的第一马达绕阻CL1及第二马达绕阻CL2，产生开关作动及交替改变电流方向，以便激磁驱动马达的转子旋转。该驱动元件IC2输出端FG供客户端连接使用。

请再参照图1、2、3所示，若欲将习用风扇马达驱动电路适用脉波波宽调变的电源供应方式时，必须将脉波波宽调变的信号输入至风扇马达驱动电路的马达绕阻驱动电路，通过此控制马达绕阻产生开关作动及交替改变电流方向。

发明内容

有鉴于此，本实用新型为改良上述的缺点，将脉波波宽调变的信号选择输入至风扇马达驱动电路的马达绕阻驱动电路，通过此控制马达绕阻产生开关作动及交替改变电流方向。

本实用新型主要目的是提供一种具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其将脉波波宽调变的信号选择输入至风扇马达驱动电路的马达绕阻驱动电路，通过此控制马达绕阻产生开关作动及交替改变电流方向，使本实用新型具有脉波波宽调变控制转速的功效。

本实用新型次要目的是提供一种具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其直接将脉波波宽调变的信号输入至原有风扇马达驱动电路的马达绕阻驱动电路，使本实用新型具有延用原有风扇马达驱动电路的功效。

根据本实用新型的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，该控制转速驱动电路包含：一脉波波宽调变输入端，接收脉波波宽调变信号；及一马达绕阻驱动电路，与该脉波波宽调变输入端选择共同连接于马达绕阻；该脉波波宽调变信号控制该马达绕阻驱动电路对该马达绕阻产生开关作动及交替改变电流方向，因而该马达绕阻依脉波波宽调变信号的激磁调整风扇马达的转速；其中该脉波波宽调变信号的工作周期提高时，该风扇马达的转速增加，反之该脉波波宽调变信号的工作周期降低时，该风扇马达的转速减少。

附图说明

图1：习用单相直流无刷风扇马达驱动电路的电路图；

图2：习用双相直流无刷风扇马达驱动电路的电路图；

图3：另一习用双相直流无刷风扇马达驱动电路的电路图；

图4：本实用新型第一较佳实施例的具有控制转速驱动电路的单相直流无刷风扇马达的电路图；

图5：PWM信号周期与风扇马达转速的时序示意图；

图6：本实用新型第二较佳实施例的具有控制转速驱动电路的双相直流无刷风扇马达的电路图；

图7：本实用新型第三较佳实施例的具有控制转速驱动电路的双相直流无刷风扇马达的电路图。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述和其他目的、特徵、和优点能更明确被了解，下文将特举本实用新型较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

本实用新型的控制转速驱动电路包含一脉波波宽调变输入端(即PWM转速控制第四条导线，第三条导线则做为转速检出信号端FG)及一马达绕阻驱动电路共同连接于一马达绕阻，该马达绕阻依脉波波宽调变信号的激磁调整风扇马达的转速。本实用新型的控制转速驱动电路应用于单相直流无刷风扇马达，利用第一较佳实施例子以适当实施。同时，该控制转速驱动电路应用于双相直流无刷风扇马达，利用第二及三较佳实施例予以适当实施。

图4揭示本实用新型第一较佳实施例的具有控制转速驱动电路的单相直流无刷风扇马达的电路图。图5揭示PWM信号周期与风扇马达转速的时序示意图。

请参照图4所示，本实用新型第一较佳实施例的单相直流马达驱动元件相对应设置于习用单相直流马达驱动元件，因而在元件相同部分采用相同图号组进行标示，以便易于了解本实用新型诸较佳实施例的间差异。第一较佳实施例的部分技术内容已揭示于图1的习用说明内容，于此并入参考，不予详细赘述。

请再参照图4所示，单相直流无刷风扇马达驱动电路的驱动元件IC2的控制输入端ST原先用以控制马达开始运转(ST电压等于GND)或停止运转(ST电压等于VCC)。第一较佳实施例控制转速驱动电路包含一脉波波宽调变输入端PWM及一马达绕阻驱动电路10(虚线)。将该脉波波宽调变输入端PWM经晶体管(未标示)及电阻R5选择连接于该马达绕阻驱动电路10的驱动元件IC2的控制输入端ST，通过脉波波宽调变信号的周期性变化，改变该脉波波宽调变信号的工作周期(Duty Cycle)，以控制该马达绕阻驱动电路10产生开关作动时间。该马达绕阻驱动电路10的输出端O1及O2连接至一组马达绕阻CL1，因此该脉波波宽调变信号控制该组马达绕阻CL1的电源功率，进而控制风扇马达转速。

请参照图4、5所示，该脉波波宽调变输入端PWM及马达绕阻驱动电路10的输出端FG的相对时序，其脉波波宽调变信号PWM的工作周期对应于检出信号的转速。在时序T上，例举该脉波波宽调变信号PWM的工作周期提高至80％时，经马达绕阻驱动电路10作动的该风扇马达的检出信号转速增加至3000Rpm。相对的，该脉波波宽调变信号PWM的工作周期降低至20％时，该风扇马达的检出信号转速减少至1000Rpm。同理，该脉波波宽调变信号PWM的工作周期降低至0％时，一直维持该驱动元件IC2的控制输入端ST电压等于GND使该风扇马达完全停止。

图6揭示本实用新型第二较佳实施例的具有控制转速驱动电路的双相直流无刷风扇马达的电路图。

请参照图6所示，本实用新型第二较佳实施例的双相直流马达驱动元件相对应设置于习用双相直流马达驱动元件，因而在元件相同部分采用相同图号组进行标示，以便易于了解本实用新型诸较佳实施例的间差异。第二较佳实施例的部分技术内容已揭示于图2的习用说明内容，于此并入参考，不予详细赘述。

请再参照图6所示，第二较佳实施例控制转速驱动电路包含一脉波波宽调变输入端PWM及一马达绕阻驱动电路10(虚线)。将该脉波波宽调变输入端PWM选择直接连接于该马达绕阻驱动电路10的晶体管Q1及晶体管Q2的射极，通过脉波波宽调变信号的高、低位准周期性变化，使该晶体管Q1及晶体管Q2的射极产生高、低位准周期性变化，以控制该马达绕阻驱动电路10产生开关作动时间。该马达绕阻驱动电路10的晶体管Q1及晶体管Q2分别连接至第一马达绕阻CL1及第二马达绕阻CL2，因此该脉波波宽调变信号控制该马达绕阻CL1及CL2的电源功率，进而控制风扇马达转速。同时，该马达绕阻驱动电路10的晶体管Q1及晶体管Q2的射极端连接至马达绕阻驱动电路10外部，提供客户做为PWM转速控制的第四导线。

图7揭示本实用新型第二较佳实施例的具有控制转速驱动电路的双相直流无刷风扇马达的电路图。

请参照图7所示，本实用新型第三较佳实施例的双相直流马达驱动元件相对应设置于习用双相直流马达驱动元件，因而在元件相同部分采用相同图号组进行标示，以便易于了解本实用新型诸较佳实施例的间差异。第三较佳实施例的部分技术内容已揭示于图3的习用说明内容，于此并入参考，不予详细赘述。

请再参照图7所示，第三较佳实施例控制转速驱动电路包含一脉波波宽调变输入端PWM及一马达绕阻驱动电路10(虚线)。将该脉波波宽调变输入端PWM连接于一晶体管Q3及一电阻R4，再经一第一二极管D1及一第二二极管D2分别选择连接于该马达绕阻驱动电路10的晶体管Q1及晶体管Q2的栅极，通过脉波波宽调变信号的高、低位准周期性变化，使该晶体管Q1及晶体管Q2的栅极产生高、低位准周期性变化，以控制该晶体管Q1及晶体管Q2的栅极产生开关作动时间。该马达绕阻驱动电路10的晶体管Q1及晶体管Q2分别连接至第一马达绕阻CL1及第二马达绕阻CL2，因此该脉波波宽调变信号控制该马达绕阻CL1及CL2的电源功率，进而控制风扇马达转速。

以上所述实施例仅为说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，当不能以其限定本实用新型的专利范围，即大凡依本实用新型所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims

1、一种具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该控制转速驱动电路包含：

一脉波波宽调变输入端，接收脉波波宽调变信号；及

一马达绕阻驱动电路，与该脉波波宽调变输入端选择共同连接于马达绕阻；

该脉波波宽调变信号控制该马达绕阻驱动电路对该马达绕阻产生开关作动及交替改变电流方向，因而该马达绕阻依脉波波宽调变信号的激磁调整风扇马达的转速；

其中该脉波波宽调变信号的工作周期提高时，该风扇马达的转速增加，反之该脉波波宽调变信号的工作周期降低时，该风扇马达的转速减少。

2、如权利要求1所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该马达绕组为单一组。

3、如权利要求2所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该马达绕阻驱动电路包含一霍尔元件及一驱动元件，该驱动元件内设有驱动马达绕阻的晶体管。

4、如权利要求3所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该脉波波宽调变输入端经一晶体管及一电阻选择连接于该马达绕阻驱动电路的一驱动元件的控制输入端。

5、如权利要求4所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该驱动元件的控制输入端先用以控制马达开始运转及停止运转。

6、如权利要求1所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：马达绕组为双组。

7、如权利要求6所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该马达绕阻驱动电路包含一第一晶体管、一第二晶体管、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第一齐纳二极管及一第二齐纳二极管。

8、如权利要求7所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该脉波波宽调变输入端选择直接连接于该马达绕阻驱动电路的第一晶体管及第二晶体管的射极，通过脉波波宽调变信号的高、低位准周期性变化，使该第一晶体管及第二晶体管的射极产生高、低位准周期性变化，以控制该马达绕阻驱动电路产生开关作动时间。

9、如权利要求6所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该马达绕阻驱动电路包含一第一晶体管、一第二晶体管、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻及一电容。

10、如权利要求9所述的具有控制转速驱动电路的直流无刷风扇马达，其特征是：该脉波波宽调变输入端连接于一晶体管及一电阻，再经一第一二极管及一第二二极管分别选择连接于该马达绕阻驱动电路的晶体管及晶体管的栅极，通过脉波波宽调变信号的高、低位准周期性变化，使该晶体管及晶体管的栅极产生高、低位准周期性变化，以控制该晶体管及晶体管的栅极产生开关作动时间。