TWI333308B - Fan system and protecting device thereof - Google Patents

Description

13,33308

I 1 . 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種系統及其保護裝置，特別關於一 種旎夠保護馬達以避免損壞之風扇系統及其保護裝置。 【先别技術】 如圖1與圖2所示，一種習知之風扇系統丨係包括 一驅動裝置11、一開關裝置12以及一馬達13，且圖2 係為該風扇系統1之等效電路圖。該驅動裝置η係產 生一第一輸入電壓訊號si及一第二輸入電壓訊號S2， 且該第一輸入電壓訊號si係為一脈波訊號，並藉由一 反相器111之一開關元件iiU作動，而將該脈波訊號 轉換為反相脈波訊號，即該第二輸入電壓訊號S2，故 該第一輸入電壓訊號S2與該第一輸入電壓訊號§1互為 反相，另外，上述該驅動裝置11係可為霍爾IC( Hall Effect 1C)’且該第一輸入電壓訊號S1或/及該第二輸入 電壓訊號S2係可為霍爾訊號；該開關裝置12係具有二 個開關元件121、122，分別接收該第一輸入電壓訊號 S1及該第一輸入電壓訊號S2;該馬達13係具有一第一 線圈131、一第二線圈132及一轉子結構（圖未顯示）， 且在此則以一直流無刷馬達為例。該驅動裝置丨丨係與 該開關裝置12電性連接，該開關裝置12之該等開關元 件12卜122係分別與該馬達13之該第一線圈131及該 第二線圈132電性連接。如圖2所示該風扇系統i之 5 作動如下：該驅動裝置11係藉由該L電 si及該第二輸入電壓訊號S2控制該等開關元件⑵、 122導通’以輪流驅動該第一線圈l3i或該第二線圈Η] 對該轉子結構產生電磁感應，使該馬達i3運轉。 當該風扇系統1受到外力影響或内部元件鬆脫導 致該轉子結構卡住而停止轉動，此時，該第—輸入電屢 訊號S1或該第二輸入電壓訊號以即轉變為一高電位訊 號。 由於該風扇系統1無法判斷該馬達13已停止運 轉’故該馬達u仍將持續接收該第-輸人電壓訊號si 及該第二輸入電壓訊號S2。然而，該馬達13所接收之 =能無法藉由該轉子結構轉為動能釋放，反而轉為熱能 k成該馬達13之溫度上升，如此使得該馬達13可能因 過熱而冗知或燒毀，降低該馬達13之可靠度與使用壽 命。 爰因於此，如何提供一種於馬達異常或停止運轉 時，旎夠保護馬達以避免損壞之風扇系統及其保護裝 置，已成為重要課題之一。 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種於馬達 異常或停止運轉時，能夠保護馬達以避免損壞，而能提 升可靠度與使用壽命之風扇系統及其保護裝置。 緣是，為達上述目的，依據本發明之一種風扇系統 1333308 ι ί 的保護裝置係接收一第一輸入電壓訊號，該保護裝置包 括至少一第一開關元件以及至少一控制單元。該第一開 關元件係接收該第一輸入電壓訊號；該控制單元係與該 第—開關元件電性連接，接收並依據該第一輸入電壓訊 號以控制該第一開關元件之導通或不導通；其中，當該 第一開關元件導通時，該控制單元停止輸出該第一輪入 電壓訊號，當該第一開關元件不導通時，該控制單元輸 出該第一輸入電壓訊號。 為達上述目的，依據本發明之一種風扇系統包括一 驅動裝置、一保護裝置以及一馬達。該驅動裝置係產生 一第一輸入電壓訊號；該保護裝置係與該驅動裝置電性 連接，並具有至少一第一開關元件及至少一控制單元， 該第一開關元件接收該第一輸入電壓訊號，該控制單元 與該第一開關元件電性連接，接收並依據該第一輸入電 壓訊號以控制該第一開關元件之導通或不導通；該馬達 係具有一線圈組，並分別與該保護裝置電性連接；其 中，當該第一開關元件導通時’該控制單元停止輸出該 第一輸入電壓訊號，當該第一開關元件不導通時，該控 制單元輸出該第一輸入電壓訊號，以控制該馬達運轉。 承上所述，因依據本發明之一種風扇系統及其保護 裝置係藉由至少一控制單元依據一第一輸入電壓訊號 以控制至少一第一開關元件之導通或不導通，並於該第 一開關元件導通時，該控制單元係停止輸出該第一輸入 電壓訊號，以保護馬達·，而該第一開關元件不導通時， 7 1333308 該控制單元係輸出該第_輸人電壓訊號’以控制馬達之 運轉。與習知技術相較，本發明所提供之保護裝置能夠 於該馬達異常或停止時，控制該第—開關元件導 通，使該第一輸入電壓訊號接地而停止輸出至該馬達， 避免該馬達因過熱而受損或燒毀，亦不致降低該風扇系 統之可靠度與使用壽命。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例 之一種風扇系統及其保護裝置，其中相同的元件將以相 同的參照符號加以說明。 請參照圖3所示’本發明較佳實施例之一種風扇系 統2包括一驅動裝置21、一保護裝置22以及一馬達23。 該驅動裝置21係產生一第一輸入電壓訊號S3及一 第二輸入電壓訊號S4,且該第一輸入電壓訊號S3於實 施上係可為一霍爾訊號，並該霍爾訊號可藉由一霍爾1C (圖未顯示）產生，而該第二輸入電壓訊號S4係為該 第一輸入電壓訊號S3之反相訊號。 該馬達23係具有一線圈組231及一轉子結構（圖 未顯示），該轉子結構係藉由該線圈組231之電磁感應 而產生運轉，以帶動該馬達23運轉。 該保護裝置22係分別與該驅動裝置21及該馬達 23電性連接，且於實施上亦可選擇性地設置於該驅動 裝置21中。該保護裝置22係具有至少一第一開關元件 8 1333308 « · 及至少一控制單元，而在此則以該保護裝置22具有二 個控制單元221、222及二個第一開關元件223、224為 例，且該等第一開關元件223、224係分別具有一作動 電壓VTH(如圖6C與圖6D所示）。該等第一開關元件 223、224係分別與該等控制單元221、222電性連接， 並分別接收該第一輸入電壓訊號S3及該第二輸入電壓 訊號S4,以依據該第一輸入電壓訊號S3及該第二輸入 電壓訊號S4而分別控制該等第一開關元件223、224之 導通或不導通。本實施例之該等第一開關元件223、224 並無限制，於實施上係為一 M〇s電晶體或一 BJT電晶 請再參照圖3所示，該風扇系統2更包括至少一第 二開關元件組24 ’其係設置於該線圈組231與該保護 裝置22之間，當該馬達23為一全橋電路配置時，該線 圈組231係包含有至少一個線圈，且該第二開關元件組 24相對應地設置至少四個第二開關元件，另外，當該 馬達23為一半橋電路配置時，該線圈組231係包含有 至^ 一個線圈，且該第二開關元件組24相對應地設置 至少二個第二開關元件’藉由每一第二開關元件交替開 啟/關閉，*使得料線圈交替流經電流，並使得該馬 達23得以運轉。 請參照圖4與圖5所示，圖5係為圖4之等效電路 圖在此該馬達23係以實施為一半橋電路配置為例， 因此該線圈組係包含一第一線圈23n及一第二線圈 9 1333308 2312,而該第二開關元件組係對應地包含二第二開關元 件 241、242。 由圖4及圖5可知，該驅動裝置21係可藉由一反 相器211之一開關元件2Π1作動以將該第一輸入電壓 訊號S3反相為該第二輸入電壓訊號S4。 請再參照圖5所示，該等控制單元221、222係包 括-第-電阻器R1、一電容器c及一第二電阻器R2。 以下以該控制單元221為例加以說明，該第一電阻器 R1之一端係分別與該第一開關元件223之一第一端及 該第一線圈2311電性連接，並接收該第一輸入電壓訊 號S3;該電容器C之一端係分別與該第一電阻器Ri之 另一端及該第一開關元件223之一第二端電性連接，該 電容器c之另一端與該第一開關元件223之一第三端電 性連接並接地；該第二電阻器R2之—端係與該電容器 C之該端電性連接，該第二電阻器R2之另一端接地。 本實施例之該第一電阻器R1及該第二電阻器R2用以 將該第-輸人電壓訊號S3分壓，而該電容器c係作為 充放電之用’並具有一充放電壓VRC(如圖6c與圖6D 所示）。’且該充放電壓VRC係大於該作動電壓vth。該 控制單元222之構成與功能係與該控制單元相同， 其連接方式與該控鮮元22以社處在於：該控 7G 222係接收該第二輸入電壓訊號S4，並與該二 圈2312電性連接。 ’、μ 一綠 在此’另外說明該風扇系統2之作動如下：該驅動 丄明308 ， 裝置21係產生該第一輸入電壓訊號s3，且藉由該反相 器211產生與該第一輸入電壓訊號s3反相之該第二輸 入電壓訊號S4,此時，該第一輸入電壓訊號S3與該第 二輸入電壓訊號S4皆為持續輸入之該脈波訊號（如圖 6A所示），而該保護裝置22之該等控制單元221、222 及該等第一開關元件223、224則分別接收該第一輸入 電壓訊號S3及該第二輸入電壓訊號S4,並對該電容器 €持續充電或放電（如圖6C所示），而由於該電容器C 未達充放電壓VRC，且小於該等第一開關元件223、224 之該作動電壓VTH，故該等控制單元221、222係分別 控制該等第一開關元件223、224不導通，而該第一輸 入電壓訊號S3及該第二輸入電壓訊號S4則可分別送至 該等第二開關元件241 ' 242中，以使該等第二開關元 件241、242分別依據該第一輸入電壓訊號S3及該第二 輸入電壓訊號S4而導通或不導通，以控制該馬達23之 該第一線圈2311或該第二線圈2312產生感應，帶動該 轉子結構轉動。當該風扇系統2受到外力影響或内部元 件鬆脫導致該轉子結構卡住而停止轉動時，該驅動裝置 21係使得該第一輸入電壓訊號S3或該第二輸入電壓訊 號S4為一高電位訊號η (如圖6B所示），並送至該保 護裝置22,此時，該第一輸入電壓訊號S3或該第二輪 入電壓訊號S4係將該電容器C充電至飽和狀態，並因 此使得該電容器C形同開路，此時，該第一電阻器Ri 及該第二電阻器R2分壓後的輸出係大於該作動電壓 1333308 β · VTH (如圖6D所示），故該等控制單元221、222則分 別使該等第一開關元件223、224導通並接地，而同時 將該尚電位訊號Η接地’且該等控制單元221、222係 停止輸出該第一輸入電壓訊號S3及該第二輸入電壓訊 號S4。當該轉子結構解除異常或卡住的情形後，則該 第一輸入電壓訊號S3及該第二輸入電壓訊號S4則恢復 為該脈波訊號，而該充放電壓VRC係藉由該第一電阻 器R1及該第二電阻器R2放電’故該馬達23則恢復正 常運轉。 由於該風扇系統2係藉由該保護裝置22之該等控 制單元221、222及該等第一開關元件223、224，以分 別接收該第一輸入電壓訊號S3及該第二輸入電壓訊號 S4 ’再利用該等控制單元221、222控制該等第一開關 元件223、224之導通或不導通，以控制輸出或停止輸 出該第一輸入電壓訊號S3或該第二輸入電壓訊號S4。 在此另須補充的是’本發明該馬達23並不限於實 施為如圖4及圖5之半橋電路配置，其亦可實施為全橋 電路配置，其不同處僅在於線圈數量及第二開關元件數 莖上的差異，然其對於馬達之保護技術皆為相同，故在 此不另外新增圖式及說明。 綜上所述，本發明之一種風扇系統及其保護裝置係 藉由至少一控制單元依據一第一輸入電壓訊號以控制 至少一第一開關元件之導通或不導通，並於該第一開關 元件導通時，該控制單元係停止輪出該第一輸入電壓訊 12 1333308 « 號’以保護馬達；而該第一開關元件不導通時，該控制 單元係輸出該第-輸人電壓訊號，以控制馬達之運轉。 與習知技術相較’本發明所提供之保料置能夠於該馬 達異常或停止運轉時，控制該第一開關元件導通，使該 第一輸入電壓訊號接地而停止輸出至該馬達避免該馬 達因過熱而受損或燒毀，亦不致降低該風㈣統之5 度與使用壽命。 以上所述僅為舉例性非為限制性者。任何未脫 離本發明之精神與料’而對其崎之等效修改或變 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1為一種習知之風扇系統之示意圖； 圖2為圖1之等效電路圖； 圖3為依據本發明較佳實施例之一種風扇系統及 其保護裝置之示意圖； 圖4為依據本發明較佳實施例其中該馬達實施為 半橋電路配置時之示意圖； 圖5為圖4之等效電路圖； 圖6A與圖6B為依據本發明較佳實施例之第一輸 入電壓訊號於正常與異常之波形示意圖；以及 圖6C與圖6D為依據本發明較佳實施例之電容器 於正常與異常之充放電狀況之示意圖。 13 1333308 4 兀件符號說明： 1 ' 2 風扇糸統 11 ' 21 驅動裝置 111 反相器 1111 開關元件 12 開關裝置 121， * 122開關元件 13、 23 馬達 131 ' 2311第一線圈 132、 2312第二線圈 211 反相器 2111 開關元件 22 保護裝置 221、 222控制單元 223、 224第一開關元件 231 線圈組 24 第二開關元件組 241、 242第二開關元件 S1 第一輸入電壓訊 號 S2 第二輸入電壓 訊S3 第一輸入電壓訊 號 號 S4 第二輸入電壓 訊R1 第一電阻器 號 R2 第二電阻器 C 電容器 Η 高電位訊號 VRC 充放電壓 VTH 作動電壓

Claims (1)

1. x 、申請專利範圍： 〜種風扇系統的保護裝置，電性連接於一馬達，係 接收一第一輸入電壓訊號，該保護裝置包括： 、第開關元件，係接收該第一輸入電壓訊 號；以及 至彡一控制單元，係與該第一開關元件電性連接， 接收並依據該第一輸入電壓訊號以控制該第一開 關元件之導通或不導通； t /、甲，當該第一輸入電壓訊號大於該第一開關元件 之一作動電壓時’第一開關元件導通，該控制單 元停止輸出該第一輸入電壓訊號至該馬達，當該 第一開關元件不導通時，該控制單元輸出該第一 2 輪入電壓訊號至該馬達。 如申請專利範圍第1項所述之保護裝置，其中該第 3 —輸入電壓訊號係為一霍爾訊號。 如申請專利範圍第1項所述之保護裝置，其更接收 —第二輸入電壓訊號，其係與該第一輸入電壓訊號 反相。 4、 如申請專利範圍第3項所述之保護裝置，其中該第 二輸入電壓訊號之反相係藉由一反相器達成。 5、 如申請專利範圍第4項所述之保護裝置，其中該反 相器包含至少一個開關元件。 6、 如申請專利範圍第1項所述之保護裝置，其中該第 輸入電壓訊號係為一向電位訊號或一低電位訊 15 * 观 號。 Ί、 9、 如申請專利範圍第6項所述之保護裝置，其中當該 第輸入電壓訊號為持續該高電位訊號時，該第一 開關元件係為導通。 如申請專利範圍第〗項所述之保護裝置，其中該第 -開關元件係為一 M0S電晶體或一 BJT電晶體。 如申請專㈣圍第丨項所述之保護裝置，其中該控 制單元係包括： 第一電阻器’其一端係與該第一開關元件之一第 生連* ’並接收該第一輸入電壓訊號； 電奋器其一端係分別與該第一電阻器之另一端 及該第-開關元件之一第二端電性連接，其另— 端與該第-開關元件之一第三端電性連接並接 第-電阻ϋ ’其—端係與該電容器之該端電性連 接’其另一端接地。 10、一種風扇系統，包括·· :驅動裝置’係產生-第-輸入電壓訊號； 保護裝置，係與該驅動裝置電性連接，並具有至 錢元件及至少—控制單元，該第-開 二:件接收該第一輸入電壓訊號，該控制單元盘 =開關元件電性連接，接收並依據該第一輸 ㈣訊號以控制該第-開關元件之導通或不導 通；以及 16 11 12 13 14 15 16 17 18 馬達，與該保護裝置電性連接； 中，當該第一輸入電壓訊號大於該第一開關元件 =一作動電壓時，該第一開關元件導通，該控制 單元停止輸出該第一輸入電壓訊號至該馬達，當 第開關元件不導通時，該控制單元輸出該第 輸入電壓訊號至該馬達，以控制該馬達運轉。 如申請專利範圍第1〇項所述之風扇系統，其中該 馬達包括有一線圈組。 如申請專利範圍第10項所述之風扇系統，其中該 第一輸入電壓訊號係為一霍爾訊號。 如申請專利範圍第10項所述之風扇系統，其更接 ^第一輸入電壓訊號，其係與該第一輸入電壓訊 號反相。 如申请專利範圍第13項所述之風扇系統，其中該 第二輸入電壓訊號之反相係藉由一反相器達成。 如申請專利範圍第14項所述之風扇系統，其中該 反相器包含至少一個開關元件。 如申請專利範圍第14項所述之風扇系統，其中該 反相器係設置於該驅動裝置中。 如申請專利範圍第10項所述之風扇系統，其中該 第一輸入電壓訊號係為一高電位訊號或一低電位 訊號。 如申請專利範圍第17項所述之風扇系統，其中當 該弟一輸入電壓訊说為持績該1¾電位訊號時，該第 17 19 20 21 22 23、 24、 一開關元件係為導通。 如申請專利範圍第10項所述之風扇系統，其中該 第一開關元件係為一 MOS電晶體或一 BJT電晶體。 如申請專利範圍第1〇項所述之風扇系統’其中該 控制单元係包括： —第一電阻器，其一端係分別與該第一開關元件之 一第一端及該馬達電性連接’並接收該第一輸入 電壓訊號； 一電容器’其一端係分別與該第一電阻器之另一端 及該第一開關元件之一第二端電性連接，其另一 端與該第一開關元件之一第三端電性連接並接 地；以及 一第二電阻器，其一端係與該電容器之該端電性連 接’其另一端接地。 如申請專利範圍第1 0項所述之風扇系統，其中該 保護裝置係為可選擇性設置於該驅動裝置。 如申請專利範圍第π項所述之風扇系統，其中該 馬達為半橋電路配置或全橋電路配置。 如申請專利範圍第22項所述之風扇系統，其更包 括至少一第二開關元件，係設置於該線圈組與該保 護裝置之間。 ' 如申請專利範圍第23項所述之風扇系統，其中該 馬達為半橋電路配置時，該線圈組係包括至少二個 線圈且該風扇糸統係對應地設置至少二個第二開 1333308 * 關元件。 25、如申請專利範圍第23項所述之風扇系統，其中該 馬達為全橋電路配置時，該線圈組係包括至少一線 圈，且該風扇系統係對應地設置至少四個第二開關 元件。