TWI732582B

TWI732582B - 主動式備用電源之風扇煞車電路

Info

Publication number: TWI732582B
Application number: TW109118698A
Authority: TW
Inventors: 黃柏勝; 黃偉財; 周初憲
Original assignee: 大陸商奇宏電子（深圳）有限公司
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-07-01
Also published as: TW202147766A

Abstract

一種主動式備用電源之風扇煞車電路，包括一保護電路、一馬達驅動單元、一馬達、一風扇控制器及至少一旁通路徑單元，該保護電路係接收一輸入電源，該馬達驅動單元電性連接在該保護電路與該馬達之間，用以輸出一驅動訊號至該馬達，該風扇控制器電性連接該馬達驅動單元與該保護電路，用以輸出一控制訊號至該馬達驅動單元，該至少一旁通路徑單元電性連接在該輸入電源與該馬達驅動單元之間，用以供該輸入電源通過且傳送至該馬達驅動單元，當該保護電路中斷該輸入電源傳送至該馬達時，該馬達驅動單元根據該旁通路徑單元傳送的該輸入電源以輸出該驅動訊號至該馬達，使該馬達形成一短路迴路而煞車。

Description

主動式備用電源之風扇煞車電路

本發明係有關一種風扇控制領域，特別是一種主動式備用電源之風扇煞車電路。

現行風扇煞車機制主要透過一控制開關單元的數位訊號去控制風扇驅動單元的電子開關(MOSFET)，或者以離散型式的電阻或電容搭配開關元件實現等效的開關功能，藉由上述兩種方式控制馬達前端驅動用的電子開關(MOSFET)的開通，經由單開通馬達驅動單元的上橋或下橋電子開關(MOSFET)其中之一，達到馬達線圈短路迴圈產生煞車功能。

請參閱第1圖，為當前風扇煞車電路的方塊示意圖，當控制開關單元失效或者風扇驅動單元的電子開關(MOSFET)失效短路時，都會造成最前方的斷路器產生保護斷開，造成整個風扇整體無電源，此時主動式電子煞車功能因無電源所以無法作動。

延續上述，當前為了解決上述問題，透過風扇扇葉被迴風吹動後產生的反電動勢進行發電，在將所產生的電傳輸到電子煞車的來進行煞車，但是這種狀況的煞車效果並不理想，相較於主動式供電煞車的效果差。

是以，要如何解決上述之問題與缺失，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

為改善上述之問題，本發明之一目的在提供透過一條額外的獨立線路作為備用電源的主動式備用電源之風扇煞車電路。

本發明之另一目的在提供一種可達到減少反向迴流損耗的主動式備用電源之風扇煞車電路。

為達上述之目的，本發明提供一種主動式備用電源之風扇煞車電路，包括一保護電路，係接收一輸入電源；一馬達驅動單元，電性連接在該保護電路與該馬達之間，用以輸出一驅動訊號至該馬達；一風扇控制器，電性連接該馬達驅動單元與該保護電路，用以輸出一控制訊號至該馬達驅動單元；至少一旁通路徑單元，電性連接在該輸入電源與該馬達驅動單元之間，用以供該輸入電源通過且傳送至該馬達驅動單元；當該保護電路中斷該輸入電源傳送至該馬達時，該馬達驅動單元根據該旁通路徑單元傳送的該輸入電源以輸出該驅動訊號至該馬達，使該馬達形成一短路迴路而煞車。

藉由上述結構，在一般狀態下，用以提供給馬達驅動單元的電力可以透過保護電路或旁通路徑單元任一或同時提供，當保護電路因任何因素斷路時，則由旁通路徑單元提供電力給風扇控制器，藉此達到有效煞車之目的。

Vcc:輸入電源

2:保護電路

21:保護斷路器

22:第一二極體

23:第二二極體

3:旁通路徑單元

31:旁通斷路器

32:旁通二極體

4:風扇控制器

41:輸出接腳

5:馬達驅動單元

51:馬達驅動器

6:馬達

Q1、Q2、Q3:橋臂電晶體

61:線圈

第1圖為習知風扇煞車電路之方塊示意圖；第2圖為本發明風扇煞車電路之方塊示意圖；第3圖為本發明之實際電路示意圖。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

請參考第2圖及第3圖，為本發明風扇煞車電路之方塊示意圖及本發明之實際電路示意圖，本發明主動式備用電源之風扇煞車電路包含一保護電路2、一馬達6、一馬達驅動單元5、一風扇控制器4及至少一旁通路徑單元3，該保護電路2連接一輸入電源Vcc(如12伏特)，在本實施例中該輸入電源給一電源供應器提供該輸入電源Vcc，該保護電路2包含一保護斷路器21、一第一二極體22及一第二二極體23，該保護斷路器在本實施例中為保險絲作說明，用以過載時跳脫以斷路保護，該保護斷路器21的一端連接該輸入電源Vcc，該保護斷路器21的另一端係與該第一二極體22的一端及該第二二極體23的一端相電性連接，該第一二極體22的另一端電性連接該馬達驅動單元5，該風扇控制器4分別電性連接該第二二極體23的另一端與該馬達驅動單元5。

該第一二極體22設有一陽極端與一陰極端，該保護斷路器21的另一端電性連接該第一二極體22的該陽極端，該第一二極體22的該陰極端電性連接該馬達驅動單元5，該第二二極體23設有一陽極端與一陰極端，該第二二極體23的該陽極端係與該保護斷路器21的另一端及該第一二極體22共同電性連接，該第二二極體23的該陰極端電性連接該風扇控制器4。該馬達6電性連接該馬達驅動單元5，在本實施例中該馬達6為三相馬達說明，但並不侷限於此，於具體實施時，該馬達6也可為單相馬達，且在馬達6及馬達驅動單元5作數量及線路上的適應性改變即可。該馬達6包含複數橋臂電晶體Q1、Q2、Q3及一馬達線圈61，該橋臂電晶體Q1、Q2、Q3連接該馬達驅動單元5及該馬達線圈 61，該橋臂電晶體Q1、Q2、Q3皆包含一P-MOS電晶體及一N-MOS電晶體，用以作為驅動馬達6的開關使用，在本實施例中上橋開關為N-MOS電晶體及下橋開關P-MOS電晶體，但並不侷限於此。

該馬達驅動單元5電性連接在該保護電路2與該馬達6之間，該馬達驅動單源5根據該風扇控制器4輸出一驅動訊號至該馬達6，以驅動該馬達6運作，在本實施例中該馬達驅動單元5包含三組馬達驅動器51與對應複數橋臂電晶體Q1、Q2、Q3電性連接，且每一組馬達驅動器51由電晶體及若干電阻元件所組成。該風扇控制器4在本實施例中係為一微處理控制器(MCU)，該風扇控制器4電性連接該馬達驅動單元5與該保護電路2，該風扇控制器4具有複數輸出接腳41，該複數輸出接腳41電性連接該三組馬達驅動器51的輸入端，用以輸出該控制訊號(如PWM訊號)給該馬達驅動單元5，其中該風扇控制器4的一電源接腳電性連接該第二二極體23的陰極端。在一可行實施例中，該風扇控制器4可為一中央處理器(CPU)或一數位訊號處理器(DSP)。

該至少一旁通路徑單元3係電性連接在該輸入電源1與該馬達驅動單元5之間，用以供該輸入電源Vcc通過且傳送至該馬達驅動單元5，所以透過該旁通路徑單元3可作為馬達驅動單元5驅動複數橋臂電晶體Q1、Q2、Q3的上橋開關導通(或下橋開關導通)的備用電源使用。該旁通路徑單元3包含一旁通斷路器31及一旁通二極體32，該旁通斷路器31用以過載時跳脫以斷路保護或過大電流斷路保護，該旁通斷路器31係與輸入電源1連接，該旁通二極體32的陽極側電性連接該旁通斷路器31，其陰極側連接該馬達驅動單元5。

在本實施例中該保護斷路器21及旁通斷路器31不侷限於上述保險絲，凡是用以防止電流過大或過載的等效元件即為本發明所稱斷路器，例如保護斷路器21與旁通斷路器31為氣體斷路器，該第一二極體22、第二二極體23及旁通二極體32則做為整流區分線路使用。在一替代實施例，該旁通路徑單元3可為多個旁通路徑單元3係電性連接在該輸入電源1與該馬達驅動單元5之間。

當風扇馬達6在正常狀態運轉下，該輸入電源1通過保護電路2的保護斷路器21及第一二極體22的路徑提供馬達驅動單元5作動所需大電流，該保護斷路器21及第一二極體22及風扇控制器4的路徑提供馬達驅動單元5作動時控制訊號使用的小電流，達到控制馬達6轉速及煞車等操作。

當馬達6異常狀態下，異常大電流使保護電路2的保護斷路器21產生跳脫或熔斷，使保護電路2斷路(中斷)且該馬達6無電輸入，此時的風扇扇葉因為慣性依然會旋轉而不會馬上停止，同時該旁通路徑單元3提供輸入電源Vcc至馬達驅動單元5，使橋臂電晶體Q1、Q2、Q3內的電晶體(上橋開關N-MOS)之G1腳位處於高電位並開通(導通)，讓馬達6的U相、V相及W相全部對地形成短路迴圈(短路迴路)來達到煞車效果。

也就是說，在一般狀態下，如要風扇控制器4進行煞車操作，輸入電源Vcc可由保護電路2或旁通路徑單元3任一或同時提供，讓橋臂電晶體Q1、Q2、Q3的上橋開關及下橋開關一起作動達到更好的煞車效果，而發生異常時，則由旁通路徑單元3提供輸入電源Vcc給橋臂電晶體Q1、Q2、Q3的上橋開關或下橋開關導通進行煞車操作，藉此確保不論任何狀態下都能進行風扇的煞車操作。

另外，旁通路徑單元3僅由少量元件所組成，因此占用空間極少，對於製作上困難度低，可以很輕易的實現，再者因為沒有大電流通過，所以失效狀況少可靠度高，藉此確保煞車功能不會失效，進一步的減少反向迴流損耗。

綜上所述，本發明具有下述優點：1、確保煞車功能正常：2、元件少、容易製作實現；3、減少反向迴流損耗。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。