网站导航
导航：X技术最新专利流体压力执行机构;一般液压技术和气动零部件的制造及其应用技术
1.本实用新型属于直流无刷风扇技术领域，具体涉及一种新型直流无刷风扇控制电路。
2.近年来全球家电节能、环保、智能、健康化趋势益加明显，节能、环保、变频、智能、健康化的家电成为了家电业发展的必然选择，并逐渐担当中低端市场主角。首先，市场规模进一步扩大。家用电器能耗是家庭总能耗的主要组成部分。在节能环保全球化的趋势下，家用电器的高效节能和环保已成为家电制造商关注的重要指标，高效节能家电的市场份额不断攀升。家用电器的节能不仅仅体现在使用时节电节水和减少排放以及低噪音，还体现在设计、制造、使用、报废及回收的整个生命周期。
3.在电风扇类风机产品中，目前所用的风机类型大多为异步电机和有刷电机等，在使用时噪声大、振动大、能耗也大。而采用直流无刷风扇因控制器成本偏高问题，一定程度延缓了无刷风扇的推广使用。
5.本实用新型的主要目的在于提供一种新型直流无刷风扇控制电路，其通过电源电路、主控电路、接口电路、电流保护电路、霍尔检测电路、驱动电路、三相全桥逆变电路、地线与电机外壳隔离连接电路和各种保护电路等硬件电路进行实现，使得本实用新型应用的直流无刷电机驱动的风扇具有节能和效率高；电路板制成的风扇电机驱动控制器尺寸小，更有利于电机的小型化紧凑设计；大大降低无刷控制器成本；风扇电机整机散热性能好、寿命长和耐高压。
6.为达到以上目的，本实用新型提供一种新型直流无刷风扇控制电路，与直流无刷电机电性连接并且用于调控直流无刷电机(直流无刷电机与风扇连接，用于驱动风扇进行工作)，包括电路板，所述电路板与所述直流无刷电机连接(一体化集成设计)，所述电路板包括主控电路(采用一个16个引脚的mcu来控制整个风扇电机系统)、驱动电路和三相全桥逆变电路，所述驱动电路和所述三相全桥逆变电路分别与所述主控电路电性连接，其中：
7.所述三相全桥逆变电路包括场效应管u3、场效应管u5和场效应管u6，所述场效应管u3的输出端(漏极)与直流无刷电机的u相输入端电性连接，所述场效应管u5的输出端(漏极)与直流无刷电机的v相输入端电性连接，所述场效应管u6的输出端(漏极)与直流无刷电机的w相输入端电性连接。
8.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述驱动电路包括与所述场效应管u3、所述场效应管u5和所述场效应管u6相对应的三极管q1、三极管q2和三极管q3，所述三极管q1与所述场效应管u3驱动连接，所述三极管q2与所述场效应管u5驱动连接，所述三极管q3与所述场效应管u6驱动连接，其中：
9.所述三极管q1的集电极通过电阻r17与所述场效应管u3的第二栅极(g2管脚)电性连接，所述三极管q1的发射极接地并且所述三极管q1的基极通过电阻r18与所述主控电路的主控器u4的7管脚电性连接(上桥驱动)，所述场效应管u3的第一栅极(g1管脚)通过电阻r10与所述主控器u4的8管脚电性连接；
10.所述三极管q2的集电极通过电阻r24与所述场效应管u5的第二栅极(g2管脚)电性连接，所述三极管q2的发射极接地并且所述三极管q2的基极通过电阻r25与所述主控电路的主控器u4的9管脚电性连接，所述场效应管u5的第一栅极(g1管脚)通过电阻r20与所述主控器u4的10管脚电性连接(上桥驱动)；
11.所述三极管q3的集电极通过电阻r29与所述场效应管u6的第二栅极(g2管脚)电性连接，所述三极管q3的发射极接地并且所述三极管q3的基极通过电阻r30与所述主控电路的主控器u4的11管脚电性连接，所述场效应管u6的第一栅极(g1管脚)通过电阻r26与所述主控器u4的12管脚电性连接(上桥驱动)。
12.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述场效应管u3的第一源极和第一栅极之间连接有电阻r13并且所述电阻r13的两端并接有电容c10，所述场效应管u3的第二栅极和第二源极之间连接有电容c13并且所述电容c13的两端并接有电阻r16；
13.所述场效应管u5的第一源极和第一栅极之间连接有电阻r21并且所述电阻r21的两端并接有电容c15，所述场效应管u5的第二栅极和第二源极之间连接有电容c16并且所述电容c16的两端并接有电阻r22；
14.所述场效应管u6的第一源极和第一栅极之间连接有电阻r27并且所述电阻r27的两端并接有电容c18，所述场效应管u6的第二栅极和第二源极之间连接有电容c19并且所述电容c19的两端并接有电阻r28，所述场效应管u6的第二源极和第一源极之间连接有电容c17。
15.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电路板还包括霍尔检测电路，所述霍尔检测电路包括霍尔传感器hu和霍尔传感器hv，其中：
16.所述霍尔传感器hu的第一连接端与所述主控器u4的15管脚(hu)电性连接并且所述霍尔传感器hv的第一连接端与所述主控器u4的16管脚(hv)电性连接。
17.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电路板还包括电流保护电路，所述电路保护电路包括电阻r7和电阻r35，所述电阻r7与所述电阻r35电性连接，所述电阻r7远离所述电阻r35的一端与所述主控器u4的6管脚电性连接并且所述电阻r35远离所述电阻r7的一端与所述主控器u4的2管脚电性连接，所述电阻r7和所述电阻r35的共接端通过电阻r9接地并且所述电阻r9的两端并接有电阻r8，所述电阻r7远离所述电阻r35的一端还通过电容c11接地并且所述电阻r35远离所述电阻r7的一端还通过电容c4接地。
18.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电路板还包括电源电路，所述电源电路分别与所述主控电路、所述驱动电路、所述三相全桥逆变电路、所述霍尔检测电路和所述电流保护电路电性连接。
19.作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电源电路包括稳压器u2，所述稳压器u2的输入端通过电阻r4连接电源端(vdc)并且所述稳压器u2的输出端输出第一电源(优选为5v)，所述稳压器u2的接地端与电源端之间连接有电容e1。
22.图3是本实用新型的一种新型直流无刷风扇控制电路的驱动电路和三相全桥逆变电路图。
23.图4a是本实用新型的一种新型直流无刷风扇控制电路的霍尔检测电路图。
24.图4b是本实用新型的一种新型直流无刷风扇控制电路的电流保护电路图。
27.图6a是本实用新型的一种新型直流无刷风扇控制电路的电路板的结构示意图。
30.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
31.本实用新型公开了一种新型直流无刷风扇控制电路，下面结合优选实施例，对实用新型的具体实施例作进一步描述。
32.在本实用新型的实施例中，本领域技术人员注意，本实用新型涉及的风扇、直流无刷电机和电路板等可被视为现有技术。
34.本实用新型公开了一种新型直流无刷风扇控制电路，与直流无刷电机电性连接并且用于调控直流无刷电机(直流无刷电机与风扇连接，用于驱动风扇进行工作)，包括电路板，所述电路板与所述直流无刷电机连接(一体化集成设计，通过直流无刷风扇控制电路集成的pcb板通过与直流无刷电机结构的一体化设计，有利于风扇电机的整体集成，如图1所示)，所述电路板包括主控电路(采用一个16个引脚的mcu来控制整个风扇电机系统)、驱动电路(驱动电路采用三个三级管来增大驱动能力以驱动三相全桥逆变电路的场效应管的运行，上桥通过三极管的放大作用增强驱动能力)和三相全桥逆变电路(三相全桥逆变电路采用三个“n+p”的双mosfet来作为逆变电路以驱动风扇电机运行)，所述驱动电路和所述三相全桥逆变电路分别与所述主控电路电性连接，其中：
35.所述三相全桥逆变电路包括场效应管u3、场效应管u5和场效应管u6，所述场效应管u3的输出端(漏极)与直流无刷电机的u相输入端电性连接，所述场效应管u5的输出端(漏极)与直流无刷电机的v相输入端电性连接，所述场效应管u6的输出端(漏极)与直流无刷电机的w相输入端电性连接。
36.具体的是，所述驱动电路包括与所述场效应管u3、所述场效应管u5和所述场效应管u6相对应的三极管q1、三极管q2和三极管q3，所述三极管q1与所述场效应管u3驱动连接，所述三极管q2与所述场效应管u5驱动连接，所述三极管q3与所述场效应管u6驱动连接，其
37.所述三极管q1的集电极通过电阻r17与所述场效应管u3的第二栅极(g2管脚)电性连接，所述三极管q1的发射极接地并且所述三极管q1的基极通过电阻r18与所述主控电路的主控器u4的7管脚电性连接(上桥驱动)，所述场效应管u3的第一栅极(g1管脚)通过电阻r10与所述主控器u4的8管脚电性连接(下桥驱动)；
38.所述三极管q2的集电极通过电阻r24与所述场效应管u5的第二栅极(g2管脚)电性连接，所述三极管q2的发射极接地并且所述三极管q2的基极通过电阻r25与所述主控电路的主控器u4的9管脚电性连接(上桥驱动)，所述场效应管u5的第一栅极(g1管脚)通过电阻r20与所述主控器u4的10管脚电性连接(下桥驱动)；
39.所述三极管q3的集电极通过电阻r29与所述场效应管u6的第二栅极(g2管脚)电性连接，所述三极管q3的发射极接地并且所述三极管q3的基极通过电阻r30与所述主控电路的主控器u4的11管脚电性连接(上桥驱动)，所述场效应管u6的第一栅极(g1管脚)通过电阻r26与所述主控器u4的12管脚电性连接(下桥驱动)。
40.更具体的是，所述场效应管u3的第一源极和第一栅极之间连接有电阻r13并且所述电阻r13的两端并接有电容c10，所述场效应管u3的第二栅极和第二源极之间连接有电容c13并且所述电容c13的两端并接有电阻r16(连接电源端vdc)；
41.所述场效应管u5的第一源极和第一栅极之间连接有电阻r21并且所述电阻r21的两端并接有电容c15，所述场效应管u5的第二栅极和第二源极之间连接有电容c16并且所述电容c16的两端并接有电阻r22(连接电源端vdc)；
42.所述场效应管u6的第一源极和第一栅极之间连接有电阻r27并且所述电阻r27的两端并接有电容c18，所述场效应管u6的第二栅极和第二源极之间连接有电容c19并且所述电容c19的两端并接有电阻r28(连接电源端vdc)，所述场效应管u6的第二源极和第一源极之间连接有电容c17。
43.进一步的是，所述电路板还包括霍尔检测电路，所述霍尔检测电路包括霍尔传感器hu和霍尔传感器hv，其中：
44.所述霍尔传感器hu的第一连接端与所述主控器u4的15管脚(hu)电性连接并且所述霍尔传感器hv的第一连接端与所述主控器u4的16管脚(hv)电性连接。
45.值得一提的是，霍尔检测电路采用两个霍尔传感器来获取转子的位置信息以驱动电机换相运行。
46.更进一步的是，所述电路板还包括电流保护电路，所述电路保护电路包括电阻r7和电阻r35，所述电阻r7与所述电阻r35电性连接，所述电阻r7远离所述电阻r35的一端与所述主控器u4的6管脚电性连接并且所述电阻r35远离所述电阻r7的一端与所述主控器u4的2管脚电性连接，所述电阻r7和所述电阻r35的共接端通过电阻r9接地并且所述电阻r9的两端并接有电阻r8，所述电阻r7远离所述电阻r35的一端还通过电容c11接地并且所述电阻r35远离所述电阻r7的一端还通过电容c4接地。
47.值得一提的是，电流保护电路用来保护电机不出现过流损坏电机的情况发生，场效应管u3的第一源极、场效应管u5的第一源极和场效应管u6的第一源极分别与所述电阻r7和所述电阻r35的共接端电性连接，用于保护。
48.优选地，所述电路板还包括电源电路，所述电源电路分别与所述主控电路、所述驱
动电路、所述三相全桥逆变电路、所述霍尔检测电路和所述电流保护电路电性连接。
49.优选地，所述电源电路包括稳压器u2，所述稳压器u2的输入端通过电阻r4连接电源端(vdc)并且所述稳压器u2的输出端输出第一电源(优选为5v)，所述稳压器u2的接地端与电源端之间连接有电容e1。
50.值得一提的是，电源电路包含线、一个储能滤波电容，以保证整个风扇电机的正常工作。
51.优选地，本实用新型所述的一种新型直流无刷风扇控制电路的设计，其通过直流无刷风扇控制电路集成的电路板电机结构一体化设计，电路板包括电源电路、主控电路、接口电路、电流保护电路、霍尔检测电路、驱动电路、三相全桥逆变电路、地线与电机外壳隔离连接电路、各种保护电路等硬件电路设计，电路板满足尺寸在外径上约为63mm。此外，设计满足于最高可同时支持clk信号、vsp信号、pwm信号等多种调速方式，低噪音且最大输入功率小于30w,在满足最高温度105
范围内使用，同时驱动器效率超过95％。真正实现高效、节能、环保风扇控制。
52.如图5b所示，所述电路板还包括接口电路，所述接口电路包括接接口单元j2和接口单元j1，接口电路包括接口单元j1:“dir(运转方向)、fg(故障反馈)、exc(调速信号)、gnd(地)、vcc(电源)”，以上信号与上位机连接；接口单元j2(烧录口):“5v(电源)、gnd(地)、dat(数据)、clk(时钟)”，以上信号用于芯片程序烧录；u、v、w分别与无刷电机u、v、w三相绕组连接。
53.优选地，如图1和图6b所示，电路板接地端11与电机外壳之间连接一个电阻，使得电路板接地端和电机外壳连接，达到高压电防静电的目的，从而使得本实用新型具有耐高压的特性。
54.优选地，整个电路板与风扇外壳实现结构一体化设计，整个外径尺寸控制在外径63mm,该设计满足在最高可同时支持clk信号、vsp信号、pwm信号等多种调速方式，采用3颗“p+n”的sop8封装的mosfet进行三相全桥逆变电路的设计，如此不仅大大节约了pcb板路的空间，增加减小了整个散热的立体空间，用三极管驱动电路就可以取缔传统专用型预驱动芯片，用3颗三极管驱动三相全桥下桥mos管，且最高耐压可达到8kv，增加了绝缘耐压等级和安全可靠性，位置检测是基于带双霍尔传感器，通过90
换相来获取转子的位置信息的无刷风扇控制电路，比传统的三霍尔获取转子位置可节省一颗霍尔元器件，运行最大输入功率小于30w,真正实现高效、节能、环保风扇控制。
55.本实用新型的原理为：通过电源电路将24v直流电通过电容e1储能滤波后通过稳压器u2进行降压为5v给主控电路和霍尔检测电路等供电；
56.电流保护电路将isn采集到的电流信号经过ocp和i-lim发送给主控电路，以此判断是否需要过流保护和限流；
57.霍尔检测电路通过双霍尔检测转子的位置，通过hu和hv发送到主控电路进行分析，从而了解何时需要换相；
58.主控电路发出的驱动信号经过驱动电路增强驱动能力后推动三相全桥逆变电路的上下桥mos管。
59.值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的风扇、直流无刷电机和电路板等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、
空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。
60.对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。
