CN204003548U - 一种温控调速的风扇控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种温控调速的风扇控制电路，采用一个温度检测电路检测风扇使用环境的温度，控制一个脉宽调节控制电路产生脉冲信号，由脉冲信号控制开关变换调速电路，通过开关变换调速电路控制接通风扇电源的时间，也就是采用一种PWM信号控制风扇是否接入电源以及接入电源的时间，从而控制风扇的风速。本实用新型通过利用环境温度的高低直接控制风扇的风速。该电路结构简单、成本低廉、无技术难度容易实现、无需MCU编程人员，设计时可以在多个设备之间选用单一的低成本风扇物料降低物料管理难度，选用相同的结构简单的低成本电路降低设计难度，在设备运行中风扇基本处于关停状态和低转速状态，达到节能、降噪、延长设备整体使用寿命的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及温控调速的风扇控制电路。
背景技术
目前，很多用电设备由于运行中产生的功率损耗造成设备内部温度升高，为保证设备的可靠运行以及为了延长设备的使用寿命，就会要求有散热风扇来给设备散热降低温度。现有常见的风扇控制电路有以下几种：
1、直通式，如图1，当设备上电时风扇即启动且一直工作，优点是无任何控制电路、成本低、容易实现，缺点是不管设备温度高不高有没有需要风扇都一直工作，增加能耗的同时风扇使用寿命缩短且风扇转动的噪声很大。
2、设定温度点开启风扇，图2所示，优点是外围电路较少、成本低、容易实现，在温度不高时关停风扇节能降噪，缺点是风扇开启前设备温度较高、风扇开启后噪声很大。
3、使用多引线的PWM调速风扇根据温度曲线调节风扇转速，示意图如图3，优点是风扇转速调节灵活设备温度低、风扇噪声小、节能且能延长风扇使用寿命，缺点是需要使用多引线的PWM调速风扇和控制用的MCU及温度检测电路，成本高、实现难度大、需要MCU软件人员编程。
以上3种情况还有一个问题，需要根据供电电压选取与之符合的风扇规格或者根据选用的风扇规格来设定与风扇规格相符的供电电压，会形成多个设备之间有不同的供电电压和不同的风扇规格，增加了设计难度和物料管理难度。
实用新型内容
为了克服上述几种现有技术中的种种不足，本实用新型提供了一种温控调速的风扇控制电路，该电路根据设备的环境温度控制风扇的转速。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：采用一个温度检测电路检测风扇使用环境的温度，控制一个脉宽调节控制电路产生脉冲信号，由脉冲信号控制开关变换调速电路，通过开关变换调速电路控制接通风扇电源的时间，也就是采用一种PWM信号控制风扇是否接入电源以及接入电源的时间，从而控制风扇的风速。
本实用新型通过利用环境温度的高低直接控制风扇的风速。该电路结构简单、成本低廉、无技术难度容易实现、无需MCU编程人员，设计时可以在多个设备之间选用单一的低成本风扇物料降低物料管理难度，选用相同的结构简单的低成本电路降低设计难度，在设备运行中风扇基本处于关停状态和低转速状态，达到节能、降噪、延长设备整体使用寿命的目的。
本实用新型的优选方式如下：
一种温控调速的风扇控制电路，设置在风扇的第一引脚正极与直流电源的正极之间或者风扇的第二引脚负极与直流电源地之间；包括温度检测电路，还包括脉宽调节控制电路和开关变换调速电路；所述的开关变换调速电路的开关时间由所述的脉宽调节控制电路输出的脉冲信号控制；所述的开关变换调速电路与所述的风扇串联在直流电源与地之间；所述的脉宽调节控制电路与所述的温度检测电路相连，脉宽调节控制电路输出的脉冲信号的占空比由所述的温度检测电路输出的温度决定。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的开关变换调速电路包括开关管Q1、储能电感L、续流二极管D1和滤波储能电容C7；
所述的滤波储能电容C7并联在风扇的两端；
所述的滤波储能电容C7并联在风扇的两端；
直流电源正极接所述的续流二极管D1的阴极和风扇的第一引脚正极，续流二极管D1的阳极通过储能电感L接风扇的第二引脚负极；
开关管Q1的一端与所述的续流二极管D1的阳极相连，另一端接电源地，开关Q1的控制信号输入端接所述的脉宽调节控制电路。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的脉宽调节控制电路包括电流模式PWM控制器U1；所述的电流模式PWM控制器U1内部电压环的反馈输入信号由所述的温度检测电路提供。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的电流模式PWM控制器U1为UCX84X系统芯片，所述的电流模式PWM控制器U1的VREF引脚输出的参考电压为5.0V，COMP引脚与VFB引脚之间设置有并联的电容C6与电阻R3；温度检测电路的输出接VFB引脚，VFB引脚内部误差放大器基准为2.5V。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的温度检测电路包括热敏电阻TR和分压电阻R2；所述的热敏电阻TR和分压电阻R2串联在电流模式PWM控制器U1的参考电压与地之间，热敏电阻TR和分压电阻R2之间接所述的电流模式PWM控制器U1内部电压环的反相输入端。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的热敏电阻RT为正温度系数热敏电阻，热敏电阻RT一端接电流模式PWM控制器U1的参考电压，另一端接电阻R2，电阻R2的另一端接地。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的热敏电阻RT为负温度系数热敏电阻，电阻R2的一端接电流模式PWM控制器U1的参考电压，另一端接热敏电阻RT，热敏电阻RT的另一端接地。。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的开关管Q1为场效应管；场效应管的漏极接所述的续流二极管的阳极ANODE，源极经过限流电阻R8接电源地，栅极通过限流电阻R5接所述的脉宽调节控制电路，在所述的场效应管的栅-源极之间设置有电阻R7。
进一步的，上述的温控调速的风扇控制电路中：所述的开关管Q1为三极管，三极管的集电极接所述的续流二极管的阳极ANODE，发射极经过限流电阻R8接电源地；基极通过限流电阻R5接所述的脉宽调节控制电路，在所述的限流电阻R5上并联电容C8，三极管的基极与发射极之间设置有电阻R7。
本实用新型提供一种基于UCX84X的温控调速的风扇控制电路。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
图1为现有技术中直通式风扇电路原理图。
图2为现有技术中设定温度点启动风扇控制电路原理图。
图3为现有技术中用MCU实现PWM调速的风扇控制电路原理图。
图4为本实用新型的原理框图。
图5是本实用新型实施例1采用正系数温度电阻和MOS管开关的风扇控制电路原理图。
图6是本实用新型实施例2采用负系数温度电阻和MOS管开关的风扇控制电路原理图。
图7是本实用新型实施例3采用正系数温度电阻和三极管开关的风扇控制电路原理图。
图8是本实用新型实施例4采用负系数温度电阻和三极管开关的风扇控制电路原理图。
图9是本实用新型实施例5采用正系数温度电阻和MOS管开关有电压反馈环的风扇控制电路原理图。
图10是本实用新型实施例6采用负系数温度电阻和MOS管开关有电压反馈环的风扇控制电路原理图。
图11是本实用新型实施例7采用正系数温度电阻和三极管开关有电压反馈环的风扇控制电路原理图。
图12是本实用新型实施例8采用负系数温度电阻和三极管开关有电压反馈环的风扇控制电路原理图。
具体实施方式
如图4所示：本实用新型所采用的技术方案是通过温度检测电路检测温度后，控制脉宽调节控制电路输出的脉冲信号，由这个脉冲信号控制开关变换调速电路的通断时间，最终控制风扇接通电源的时间，该时间由PWM信号的占空比决定，当PWM占空比较小时，风扇加电时间较少，风速较小，当PWM信号占空比最大也就是将风扇两端直接接入电源时，加入的电压就最高，风扇的风速最大。
实施例1，如图5所示，本实施例是12V规格的风扇由12V直流供电的温控调速风扇控制电路，该电路中热敏电阻RT采用的是正系数温度电阻，正系数温度电阻与另一颗电阻R2组成一个分压电路，将作为电流模式PWM控制器U1的UCX84X系统芯片，UCX84X的基准电压(5V)分压后接入UCX84X电压反馈环的内部误差放大器(内部基准2.5V)反相输入端，UCX84X脉宽调节控制电路驱动输出接开关变换调速电路的MOS管Q1栅极。MOS管Q1的漏极端接电源方向，源极端接电源地方向，在栅-源极之间加入电阻R7，开关变换调速电路包括包括开关管Q1、储能电感L、续流二极管D1和滤波储能电容C7；滤波储能电容C7并联在风扇的两端；直流电源正极接续流二极管D1的阴极CATHODE和风扇的第一引脚正极，续流二极管D1的阳极ANODE通过储能电感L接风扇的第二引脚负极；开关管Q1的一端与续流二极管D1的阳极(ANODE)相连，另一端接电源地，开关Q1的控制信号输入端接所述的脉宽调节控制电路。
设备运行中，当温度升高时，温度电阻阻值变大，UCX84X电压反馈环的内部误差放大器(内部基准2.5V)反相输入端电压降低，低于2.5V时，UCX84X脉宽调节控制电路开始输出一定占空比的脉冲驱动信号驱动MOS管作开关运作，由MOS管或者三极管Q1、储能电感L、续流二极管D1和滤波储能电容C7组成的开关变换调速电路开始工作输出一个与占空比相应的较低的电压，当此电压达到风扇的驱动电压时风扇开始低速转动，当温度继续升高，温度电阻阻值再变大，UCX84X脉宽调节控制电路输出的脉冲驱动信号占空比变大，电压升高，风扇转速升高，当温度继续升高，温度电阻阻值再变大，UCX84X脉宽调节控制电路输出的脉冲驱动信号占空比变大接近100％时，电压升高接近12V，风扇全转速。
本实施例中使用的UCX84X系列芯主要采用的是目前广泛地应用于电源电路中的UC384X系统中的UC3843。
实施例2，如图6所示：本实施例与上面实施例1不同的是，热敏电阻RT采用负系数温度电阻，温度升高时，电阻阻值变小，284X脉宽调节控制电路输出的脉冲驱动信号占空比变大，电压升高，风扇转速升高，当温度继续升高，温度电阻阻值再变小，所述的UCX84X脉宽调节控制电路输出的脉冲驱动信号占空比变大接近100％时，电压升高接近12V，风扇全转速。
实施例3，图7所示，本实施例与上面实施例1不同的是，调节开关采用的三极管，在三极管基极的驱动电阻R5上并联一只电容C8改善三极管的开关特性。
实施例4，图8所示，本实施例与上面实施例2不同的是，调节开关采用的三极管，在三极管基极的驱动电阻R5上并联一只电容C8改善三极管的开关特性。
实施例5，图9所示，本实施例适用于供电电压高于风扇工作电压范围的情况，与上面实施例1不同的是，UCX84X脉宽调节控制电路输出的脉冲驱动信号占空比预先设定为风扇电压和供电电压的百分比值，并增加了电压反馈电路，采取上述两种措施控制风扇调速电路的输出电压稳定在风扇的额定电压值。反馈电路用于限定风扇控制电路风扇接口处的电压，使其等于风扇的工作电压的电压反馈电路，电压反馈电路设置在风扇的第一引脚正极与第二引脚负极之间，包括稳压二极管ZD2、三极管Q2、电阻R9、电阻R10、电阻R11；电阻R11连接到温度检测电路输出端与三极管Q2的集电极之间；三极管Q2的发射极接风扇的第一引脚正极，三极管Q2的基极通过稳压二极管ZD2接风扇的第二引脚负极，三极管的发射极与基极之间设置电阻R9；电阻R10设置在三极管Q2的基极与稳压二极管ZD2之间。
实施例6，图10所示，本实施例与上面实施例5不同的是，温度电阻采用负系数温度电阻。
实施例7，图11所示，本实施例与上面实施例5不同的是，调节开关采用的三极管，在三极管基极的驱动电阻上并联一只电容改善三极管的开关特性。
实施例8，图12所示，本实施例与上面实施例6不同的是，调节开关采用的三极管，在三极管基极的驱动电阻上并联一只电容改善三极管的开关特性。
Claims (10)
1.一种温控调速的风扇控制电路，设置在风扇的第一引脚正极与直流电源的正极之间或者风扇的第二引脚负极与直流电源地之间；包括温度检测电路，其特征在于：还包括脉宽调节控制电路和开关变换调速电路；所述的开关变换调速电路的开关时间由所述的脉宽调节控制电路输出的脉冲信号控制；
所述的开关变换调速电路与所述的风扇串联在直流电源与地之间；
所述的脉宽调节控制电路与所述的温度检测电路相连，脉宽调节控制电路输出的脉冲信号的占空比由所述的温度检测电路输出的温度决定。
2.根据权利要求1所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的开关变换调速电路包括开关管Q1、储能电感L、续流二极管D1和滤波储能电容C7；
所述的滤波储能电容C7并联在风扇的两端；
直流电源正极接所述的续流二极管D1的阴极和风扇的第一引脚正极，续流二极管D1的阳极通过储能电感L接风扇的第二引脚负极；
开关管Q1的一端与所述的续流二极管D1的阳极相连，另一端接电源地，开关Q1的控制信号输入端接所述的脉宽调节控制电路。
3.根据权利要求2所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的脉宽调节控制电路包括电流模式PWM控制器U1；所述的电流模式PWM控制器U1内部电流环的反馈输入信号由所述的温度检测电路提供。
4.根据权利要求3所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的电流模式PWM控制器U1为UCX84X系统芯片，所述的电流模式PWM控制器U1的VREF引脚输出的参考电压为5.0V，COMP引脚与VFB引脚之间设置有并联的电容C6与电阻R3；温度检测电路的输出接VFB引脚，VFB引脚内部误差放大器基准为2.5V。
5.根据权利要求3所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的温度检测电路包括热敏电阻TR和分压电阻R2；所述的热敏电阻TR和分压电阻R2串联在电流模式PWM控制器U1的参考电压与地之间，热敏电阻TR和分压电阻R2之间接所述的电流模式PWM控制器U1内部电压环的反相输入端。
6.根据权利要求5所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的热敏电阻RT为正温度系数热敏电阻，热敏电阻RT一端接电流模式PWM控制器U1的参考电压，另一端接电阻R2，电阻R2的另一端接地。
7.根据权利要求5所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的热敏电阻RT为负温度系数热敏电阻，电阻R2的一端接电流模式PWM控制器U1的参考电压，另一端接热敏电阻RT，热敏电阻RT的另一端接地。
8.根据权利要求3至7中任一所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的开关管Q1为场效应管；场效应管的源极接所述的续流二极管的阳极，漏极经过限流电阻R8接电源地，栅极通过限流电阻R5接所述的脉宽调节控制电路，在所述的场效应管的栅-源极之间设置有电阻R7。
9.根据权利要求3至7中任一所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：所述的开关管Q1为三极管，三极管的集电极接所述的续流二极管的阳极，发射极经过限流电阻R8接电源地；基极通过限流电阻R5接所述的脉宽调节控制电路，在所述的限流电阻R5上并联电容C8，三极管的基极与发射极之间设置有电阻R7。
10.根据权利要求3至7中任一所述的温控调速的风扇控制电路，其特征在于：还包括限定风扇控制电路风扇接口处的电压等于风扇的工作电压的电压反馈电路，所述的电压反馈电路设置在风扇的第一引脚正极与第二引脚负极之间，包括稳压二极管ZD2、三极管Q2、电阻R9、电阻R10、电阻R11；
电阻R11连接到温度检测电路输出端与三极管Q2的集电极之间；三极管Q2的发射极接风扇的第一引脚正极，三极管Q2的基极通过稳压二极管ZD2接风扇的第二引脚负极，三极管的发射极与基极之间设置所述的电阻R9；所述的电阻R10设置在三极管Q2的基极与稳压二极管ZD2之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 518000 Floors 1-3 and 1-5 of Block A, Block B2, Jinweiyuan Industrial Plant, Longshan District, Pingshan New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: SHENZHEN GOLD POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518000 Shenzhen, Guangdong, Pingshan new industrial zone, poly dragon hill area Jinwei Industrial Zone A 1 floor. Patentee before: SHENZHEN GOLD POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141210 |