CN102116304A - 风扇***及其煞车电路 - Google Patents

Abstract

一种风扇***及其煞车电路，包含：一马达、一马达驱动电路及一控制单元。该马达驱动电路电连接该马达；该控制单元电连接该马达驱动电路；当一输入电压供电至该风扇***时，该控制单元产生一正向转动控制信号，控制该马达沿一预定方向转动；当该输入电压中断供电至该风扇***时，该控制单元产生一逆向转动控制信号，控制该马达沿相反于该预定方向转动，以便该马达即时煞车停止。

Description

风扇***及其煞车电路

技术领域

本发明是关于一种风扇***及其煞车电路，尤指一种利用一控制单元送出一逆向转动控制信号，以控制该风扇***停止转动的风扇***及其煞车电路。

背景技术

近年来，利用数字微控制器(Micro-Controller Unit，MCU)结合电力电子开关驱动电路，进行电子产品的设计，已是目前业界常用的技术。然而，在操作该电子产品时，该数字微控制器及该电力电子开关会因为操作在高频而导致该电子产品产生大量热量；因此，该电子产品的散热需求将成为相当重要的设计课题。

目前，较常见的散热方式以风扇***的运转进行该电子产品的驱风散热，然而基于风扇控制及使用者安全操作的考量，该风扇***通常会结合一停转电路，以便在电源断电时，停止该风扇***的运转，以确保风扇控制的精确性及使用者的操作安全。

如图1所示，其揭示一种现有风扇***及其煞车电路，包含一桥式驱动器91、一控制单元92、一储能电容93、一即时停止单元94及一马达线圈95。其中一电压源VCC连接至该桥式驱动器91、控制单元92、储能电容93及该即时停止单元94，以提供上述该等构件所需的电源。该桥式驱动器91具有二上桥电子式开关M91及M94与二下桥电子式开关M92及M93；该即时停止单元94具有二电子式开关M95及M96，分别连接并控制该桥式驱动器91的二下桥电子式开关M92及M93；该控制单元92具有四个控制输出端分别连接于该即时停止单元94的二电子式开关M95及M96及另二电子式开关M97及M98；该马达线圈95的一端连接在该桥式驱动器91的上桥电子式开关M91与下桥电子式开关M93相互连接的连接处；而另一端连接在该桥式驱动器91的另一上桥电子式开关M94与另一下桥电子式开关M92相互连接的连接处。

当该电压源VCC对该风扇***正常供电时，该控制单元92自其控制输出端产生一组控制信号，控制该桥式驱动器91及该即时停止单元94动作，使该桥式驱动器91的二上桥电子式开关M91及M94与二下桥电子式开关M92及M93形成交互导通，以控制该马达线圈95上的电流形成交变电流；例如：该电子式开关M91及M92形成导通，而该另二电子式开关M93及M94形成开路，以便该电流于该马达线圈顺向流动；反之，则控制该电流反向流动该马达线圈。另外，该储能电容93持续进行充电直至预定电量。

当该电压源VCC中断时，该控制单元92不再提供控制信号予该桥式驱动器91及该即时停止单元94动作，使该即时停止单元94的二电子式开关M95及M96形成开路；同时，该储能电容放电，由于该桥式驱动器91的二下桥电子式开关M92及M93的各导通控制端(如图1的闸极端)连接到该储能电容93，进而使该桥式驱动器91的二下桥电子式开关M92及M93得以因应该储能电容93的供电而导通，促使该马达线圈95的二端电位相同，以使该风扇***即时停止运转。

然而，一般而言，上述现有具有以下缺点，例如：该风扇***在断电时需要借助该即时停止单元94的控制，以进行即时停止运转的操作。相对的，该风扇***势必会因为该即时停止单元94的设置，而增加电路连接复杂度、提高控制复杂度及增加电路设置成本。基于上述原因，有必要进一步改良上述现有风扇***及其煞车电路。

发明内容

本发明目的时针对上述现有风扇***及其煞车电路的缺点进行改良，借助一控制单元的一逆向转动控制信号的操作，使该风扇***的一输入电压供电中断时，即时令一马达煞车，以简化该停止控制电路的控制及电路连接复杂度。

本发明次一目的是提供一种风扇***及其煞车电路，借助一控制单元进行一马达的煞车操作，以降低该风扇***电路设置成本。

根据本发明风扇***，包含：一马达、一马达驱动电路及一控制单元。该马达驱动电路电连接该马达；该控制单元电连接该马达驱动电路；当一输入电压供电至该风扇***时，该控制单元产生一正向转动控制信号，控制该马达沿一预定方向转动；当该输入电压中断供电至该风扇***时，该控制单元产生一逆向转动控制信号，控制该马达沿相反于该预定方向转动。

根据本发明风扇***的停止控制电路，包含一控制单元，当一输入电压供电至该风扇***时，该控制单元产生一正向转动控制信号，控制该马达沿一预定方向转动；当该输入电压中断供电至该风扇***时，该控制单元产生一逆向转动控制信号，控制该马达沿相反于该预定方向转动。

本发明的有益效果在于：相较于现有风扇***及其煞车电路，本发明因无需设置该现有即时停止单元，进而具有降低电路成本及电路连接复杂度的功效。

附图说明

图1：现有风扇***及其煞车电路的电路连接示意图。

图2：本发明较佳实施例的风扇***及其煞车电路的电路示意图。

图3：本发明较佳实施例的风扇***及其煞车电路应用于三相马达***的电路示意图。

图4：为图3中马达的线圈电流时序示意图。

图5：本发明较佳实施例的风扇***及其煞车电路应用于单相马达***的电路示意图。

图6：为图5中马达的线圈电流时序示意图。

1马达驱动电路        11电子式开关        111受控端

12电子式开关         121受控端           13电子式开关

131受控端            14电子式开关        141受控端

15电子式开关         151受控端           16电子式开关

161受控端            1’马达驱动电路     11’电子式开关

111’受控端          12’电子式开关      121’受控端

13’电子式开关       131’受控端         14’电子式开关

141’受控端          2控制单元           21控制输出端组

211控制输出端        212控制输出端       213控制输出端

214控制输出端        215控制输出端       216控制输出端

2’控制单元          211’控制输出端     212’控制输出端

213’控制输出端      214’控制输出端     3马达

31第一线圈           311第一输出端       312第一输入端

32第二线圈           321第二输出端       322第二输入端

33第三线圈           331第三输出端       332第三输入端

34线圈               341输出端           342输入端

4储能单元            5电压转换单元       A第一串联连接点

A’第一串联连接点    B第二串联连接点     B’第二串联连接点

C第三串联连接点      M1电晶体开关        M2电晶体开关

M1’电晶体开关       M2’电晶体开关      M3电晶体开关

91桥式驱动器         92控制单元          93储能电容

94即时停止电路       95马达线圈

M91电子式开关        M92电子式开关       M93电子式开关

M94电子式开关        M95电子式开关       M96电子式开关

M97电子式开关        M98电子式开关

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所图附，作详细说明如下：

请参照图2所示，其揭示本发明较佳实施例的风扇***及其煞车电路，其中该风扇***包含一马达驱动电路1、一控制单元2、一马达3及一储能单元4。其中一输入电压VCC通过一个二极管D电连接至该马达驱动电路1、控制单元2及储能单元4，换言之，该马达驱动电路1、控制单元2及储能单元4共同电连接至该二极管D的一阴极，以便该输入电压VCC可通过该二极管D提供上述该等构件所需的电源。

该马达驱动电路1由数个电子式开关构成，该马达驱动电路1与该马达3电连接以形成一全桥式驱动电路或一半桥式驱动电路，该马达驱动电路1的电子式开关数量依该马达3的相数决定，且各该电子式开关具有一受控端，以接收导通或关闭切换信号。

该控制单元2可选自一微控制器或一马达驱动IC，该控制单元2包含数个控制输出端，该数个控制输出端组成该控制单元2的一控制输出端组21，该控制输出端组21的数个控制输出端分别电连接该马达驱动电路1的数个电子式开关，以便该控制单元2可输出一组正向转动控制信号或一组逆向转动控制信号，控制该马达驱动电路1的数个电子式开关的切换操作，以进行该马达3的正反转控制。

再者，该控制单元2另包含一电压检测端22，该电压检测端22电连接该输入电压VCC，用以检测该输入电压VCC的异常与否。又，为使该控制单元2的电压检测端22适当地接收一电压信号，较佳地，该控制单元2的电压检测端22可通过一电压转换单元5电连接至该二极管D的一阳极，并接收该输入电压VCC。其中该电压转换单元5可选择一分压电路，该输入电压VCC可借助该分压电路输出适合于该控制单元2额定电压的该电压信号(例如将12V输入电压VCC分压转换为3V的电压信号，并将该3V的电压信号输入该控制单元2)，以避免过大电压直接冲击该控制单元2。再者，由于该电压转换单元5电连接该二极管D的阳极，且该储能单元4电连接该二极管D的阴极，因此该电压转换单元5可借助该二极管D阻挡该储能单元4的放电电压，以避免影响该电压转换单元5的转换精确性。

请参照图3所示，其揭示本发明较佳实施例的马达3为一三相***马达，例如可选自一三相无刷直流马达。该马达驱动电路1配合该马达3的相数设置三臂开关组，其中第一臂开关组由二电子式开关11及14串联而成，且具有一第一串联连接点A；第二臂开关组由二电子式开关13及16串联而成，且具有一第二串联连接点B；而第三臂开关组由另二电子式开关15及12串联而成，且具有一第三串联连接点C。再者，该马达驱动电路1的六个电子式开关11至16分别选为电晶体开关，且该六个电子式开关11至16分别具有一受控端111至161，各该受控端111至161可分别接收该转动控制信号，以控制各该电子式开关11至16形成导通或关闭。另外，该马达驱动电路1上桥的电子式开关11、13及15的各受控端111、131及151另个别连接一电晶体开关M1、M2及M3，借助该电晶体开关M1、M2及M3的操作，以控制该马达驱动电路1上桥的电子式开关11、13及15的动作。

请再参照图3所示，该控制单元2的控制输出端组21配合该马达3的相数，设置六个控制输出端211至216，该六个控制输出端211至216分别连接该六个电子式开关11至16，该控制单元2可产生该转动控制信号，并将该转动控制信号通过该六个控制输出端211至216馈入该六个电子式开关11至16，进行该六个电子式开关11至16的导通或关闭控制。

请再参照图3所示，本发明所揭示三相的马达3具有三个线圈31、32及33，该第一线圈31具有一第一输出端311及一第一输入端312；该第二线圈32具有一第二输出端321及一第二输入端322；该第三线圈33具有一第三输出端331及一第三输入端332。该三个线圈31、32及33的输出端311、321及331共同连接，使该马达3形成Y型连接；且该第一线圈31的第一输入端312连接该第三臂开关组的第三串联连接点C，该第二线圈32的第二输入端322连接该第二臂开关组的第二串联连接点B，而该第三线圈33的第三输入端332连接该第一臂开关组的第一串联连接点A。

当本发明风扇***的输入电压VCC供电正常，且该控制单元2通过该电压检测端22，检测到该电压转换单元5所转换的一正常电压信号(例如3V)时，该控制单元2送出该正向转动控制信号，并输入至该六个电子式开关11至16，借助该六个电子式开关11至16的切换操作，以进行该马达3的线圈31、32及33上的电流方向控制。藉此，借助该控制单元2的正向转动控制信号的控制，以便该马达3朝一预定方向转动(例如以顺时针方向转动)。同时，该输入电压VCC对该储能单元4稳定供电，并蓄集至一预定电量。

然而，当本发明风扇***的输入电压VCC因电压下降而供电异常时，该控制单元2通过该电压检测端22，检测到该电压转换单元5转换出一异常电压信号，且该异常电压信号低于该控制单元2预设的一异常判断电压值(例如2.4V)时，由于该储能单元4电连接该控制单元2，此时，该储能单元4放电，供该控制单元2持续运作，使得该控制单元2送出该逆向转动控制信号，并输入至该六个电子式开关11至16，以控制该马达3此时的转动方向沿相反于该预定方向转动(例如以逆时针方向转动)，以便该风扇***的马达3即时煞车停止。

本发明将一个包含有数个时序的周期信号，以互为相反的时序排列方式构成该正向转动控制信号及该逆向转动控制信号，以下将进一步针对利用该正向转动控制信号与该逆向转动控制信号，进行该风扇***的马达3煞车控制方式的详细说明：

请参照图3及4所示，其揭示本发明风扇***的马达3以六步方波驱动时，该马达3线圈31、32及33上的电流变化呈现六个时序S1至S6的周期循环变化。在时序S1的操作中，该控制单元2控制该二个电子式开关11及12导通，另四个电子式开关13至16关闭，如此，使电流由该第三线圈33的第三输入端332流入，而从该第一线圈31的第一输入端312流出，并将流出该第一线圈31的电流定义为负电流，而流入该第三线圈33的电流定义为正电流，且在该时序S1中，没有电流通过该第二线圈32，据此可对应获得如图4中时序S1的各线圈31、32及33的电流波形。

同样的，在时序S2的操作中，该控制单元2控制该二个电子式开关12及13导通，另四个电子式开关11及14至16关闭，如此，使电流由该第二线圈32的第二输入端322流入，而从该第一线圈31的第一输入端312流出，并将流出该第一线圈31的电流定义为负电流，而流入该第二线圈32的电流定义为正电流，且在该时序S2中，没有电流通过该第三线圈33，据此可对应获得如图4中时序S2的各线圈31、32及33的电流波形。

同理，借助仅导通该二个电子式开关13及14，以进行时序S3的操作；借助仅导通该二个电子式开关14及15，以进行时序S4的操作；借助仅导通该二个电子式开关15及16，以进行时序S5的操作；且借助仅导通该二个电子式开关16及11，以进行时序S6的操作。

如此，当供电正常时，本发明该控制单元2可针对上述时序S1至S6依序规划该正向转动控制信号的顺向时序，在每个时序控制各该电子式开关导通或关闭11至16，以便该马达3依时序S1、时序S2、时序S3、时序S4、时序S5及时序S6进行顺序操作，进而控制该马达3朝该预定方向进行旋转。

再者，当供电异常(如供电中断)时，本发明该控制单元2可针对上述时序S1至S6反序规划该逆向转动控制信号的反向时序，亦即，若该供电中断情况发生在时序S1时，则依序时序S6、时序S5、时序S4、时序S3、时序S2及时序S1的顺序进行操作，进而控制该马达3此时的转动方向沿相反于该预定方向转动，以便该风扇***的马达3即时煞车停止。

请参照图2及5所示，其揭示本发明较佳实施例的马达3为一单相***马达。该马达驱动电路1’配合该马达3的相数设置二臂开关组，其中第一臂开关组由二电子式开关11’及14’串联而成，且具有一第一串联连接点A’；而第二臂开关组由二电子式开关13’及12’串联而成，且具有一第二串联连接点B’。再者，该马达驱动电路1’的四个电子式开关11’至14’分别选为电晶体开关，且该四个电子式开关11’至14’分别具有一受控端111’、121’、131’及141’，各该受控端111’至141’可分别接收该正向转动控制信号或逆向转动控制信号，以控制各该电子式开关11’至14’形成导通或关闭。另外，该马达驱动电路1’上桥的电子式开关11’及13’的各受控端111’及131’另分别连接一电晶体开关M1’及M2’，借助该电晶体开关M1’及M2’的操作，以便控制该马达驱动电路1’上桥的电子式开关11’及13’的动作。

请再参照图2及5所示，该控制单元2’的控制输出端组21’配合该马达3的相数，设置四个控制输出端211’、212’、213’及214’，该四个控制输出端211’至214’分别连接该四个电子式开关11’至14’，该控制单元2’可产生该正向转动控制信号或逆向转动控制信号，并将该正向转动控制信号或逆向转动控制信号通过该四个控制输出端211’至214’馈入该四个电子式开关11’至14’，进行该四个电子式开关11’至14’的导通或关闭控制。

请再参照图2及5所示，本发明所揭示单相的马达3具有单一个线圈34，该线圈34具有一输出端341及一输入端342。该线圈34的输入端342连接该第一臂开关组的第一串联连接点A’，该线圈34的输出端341连接该第二臂开关组的第二串联连接点B’。

再者，本发明所揭示单相的马达3可利用如图6的时序T1及T2进行控制。在时序T1的操作中，该控制单元2’控制该二个电子式开关11’及12’导通，另二个电子式开关13’及14’关闭，如此，使电流由该线圈34的输入端342流入，并定义为正电流，据此可对应获得如图6中时序T1的线圈34电流波形。

同样的，在时序T2的操作中，该控制单元2’则仅控制该二个电子式开关13’及14’导通，使电流由该线圈34的输出端341流入，并定义为负电流，据此可对应获得如图6中时序T2的线圈34电流波形。

因此，本发明在正常供电时，该控制单元2’可借助上述时序T1及T2依序规划该正向转动控制信号，进而控制该马达3朝该预定方向转动。而在异常供电时，该控制单元2’同样可依据上述时序反序规划该逆向转动控制信号，亦即，若该供电中断情况发生在时序T1时，则依序时序T2及时序T1的顺序进行操作，进而控制该马达3此时的转动方向沿相反于该预定方向转动，以便控制该风扇***马达3即时煞车停止。

另外，具有双相***的马达同样可借助本发明该马达驱动电路1及1’与控制单元2及2’的电路结构的改变，及利用该正向转动控制信号及该逆向转动控制信号进行马达正反转控制，而可进一步达到该风扇***在异常供电状况下控制该马达3即时煞车停止的效果。

综上所述，本发明该控制单元2及2’在该输入电压VCC异常供电时，控制该马达3此时的转动方向沿相反于该预定方向转动，以进行马达即时煞车停止的操作，相较于现有风扇***及其煞车电路，本发明因无需设置该现有即时停止单元94，进而具有电路成本及电路连接复杂度降低的功效。

Claims (14)

1.一种风扇***，其特征在于包含：

一个马达；

一个马达驱动电路，电连接该马达；及

一个控制单元，电连接该马达驱动电路；

其中，当一个输入电压供电至该风扇***时，该控制单元产生一个正向转动控制信号，控制该马达沿一个预定方向转动；当供电至该风扇***的该输入电压中断时，该控制单元产生一个逆向转动控制信号，控制该马达沿相反于该预定方向转动。

2.根据权利要求1所述的风扇***，其特征在于：该控制单元所产生的正向转动控制信号为一个周期信号，该周期信号包含数个时序，并依该数个时序顺序排列构成该正向转动控制信号，且该周期信号的数个时序以反序排列构成该逆向转动控制信号。

3.根据权利要求1所述的风扇***，其特征在于：另设有一个电压转换单元，该控制单元的一个电压检测端通过该电压转换单元电连接至一个二极管的一个阳极，并接收该输入电压。

4.根据权利要求1所述的风扇***，其特征在于：另设有一个储能单元，该储能单元、该马达驱动电路及该控制单元电连接至一个二极管的一个阴极。

5.根据权利要求1所述的风扇***，其特征在于：该马达驱动电路由数个电子式开关构成，该马达驱动电路与该马达电连接形成一个全桥式驱动电路或一个半桥式驱动电路。

6.根据权利要求3所述的风扇***，其特征在于：该电压转换单元为一个分压电路。

7.根据权利要求1所述的风扇***，其特征在于：该控制单元为一个微控制器或一个马达驱动IC。

8.一种风扇***的煞车电路，包含一个控制单元，其特征在于：当一个输入电压供电至该风扇***时，该控制单元产生一个正向转动控制信号，控制一个马达沿一个预定方向转动；当供电至该风扇***的该输入电压中断时，该控制单元产生一个逆向转动控制信号，控制该马达沿相反于该预定方向转动。

9.根据权利要求8所述的风扇***的煞车电路，其特征在于：该控制单元所产生的正向转动控制信号为一个周期信号，该周期信号包含数个时序，并依该数个时序顺序排列构成该正向转动控制信号，且该周期信号的数个时序以反序排列构成该逆向转动控制信号。

10.根据权利要求8所述的风扇***的煞车电路，其特征在于：另设有一个电压转换单元，该控制单元的一个电压检测端通过该电压转换单元电连接至一个二极管的一个阳极，并接收该输入电压。

11.根据权利要求8所述的风扇***的煞车电路，其特征在于：另设有一个储能单元，该储能单元及该控制单元电连接至一个二极管的一个阴极。

12.根据权利要求8所述的风扇***的煞车电路，其特征在于：另设有一个马达驱动电路，该马达驱动电路由数个电子式开关构成，该马达驱动电路与该马达的电连接形成一个全桥式驱动电路或一个半桥式驱动电路。

13.根据权利要求10所述的风扇***的煞车电路，其特征在于：该电压转换单元为一个分压电路。

14.根据权利要求8所述的风扇***的煞车电路，其特征在于：该控制单元为一个微控制器或一个马达驱动IC。

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