CN1201475C - 一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，该过压保护电路是与线圈的驱动电路连接，其中该驱动电路是以晶体管组成，而该过压保护电路是由运算放大器连接开关元件组成，当线圈因极性反转而产生反电动势高压时，该高压信号是回授至运算放大器控制开关元件导通，进而使驱动电路的晶体管导通将反电动势高压导引至接地端。

Description

一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路

技术领域

本发明是关于一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，尤指一种具有依据电源电压变动，而可改变过压保护电路的限压值的驱动电路。

背景技术

目前，为避免无刷直流风扇或是直流马达于线圈电源极***换时产生反电动势高压，即令该线圈连接有一保护电路，以限制突然产生的反电动势高压，以达到保护线圈驱动电路的目的。

请参阅图4所示，是为一习用的过压保护电路60，其应用于一直流无刷风扇控制电路中，该控制电路是包含有：

一霍尔感应器50，用以侦测无刷风扇上两线圈L1、L2的极性变换状况；

一放大器51，是连接于该霍尔感应器50的输出端，用以放大该霍尔感应器50的侦测信号；

一脉波产生器52，是连接于该放大器51的输出端；

一组或一组以上的驱动电路53，是分别由晶体管Q1、Q2组成，各晶体管的基极是分别连接至上述脉波产生器52的输出端，其集极则分别连接至无刷风扇的两组线圈L1、L2；

一组或一组以上的过压保护电路60，各过压保护电路60是相对连接至上述驱动电路53的晶体管Q1、Q2集极与接地端间，其中该过压保护电路60是为齐纳二极管；

上述直流风扇的两线圈L1、L2于切换的瞬间时刻，因极性变换会产生一反电动势高压，而此一反电动势高压将会向驱动电路53的晶体管Q1集极贯入，此时因该保护电路60的齐纳二极管Z1崩溃导通接地，反电动势高压将透过齐纳二极管Z1导入接地端，即可确保该晶体管Q1不会烧坏；然而若即使供予该直流风扇的工作电源降低后，则将因该过压保护电路60的齐纳二极管Z1、Z2崩溃导通电压为一固定值，使得晶体管Q1、Q2的输出电压值不会随着电源降低而减小。

请参考图5A、B所示，是分别表示控制电路处于不同工作电压时，驱动电路53的晶体管Q1其集极端的输出状态。于图5A中，控制电路的工作电压为12伏特，而齐纳二极管Z1的崩溃导通电压为VZ，当反电动势高压产生时，Z1即会因瞬间高压而崩溃导通，将晶体管Q1集极端的电压限制在VZ定值；而于图5B中，一旦控制电路的工作电压降为5伏特，且反电动势高压产生时，齐纳二极管Z1仍是崩溃导通，但晶体管Q1集极端的电压依旧限制在VZ定值。

又，目前于直流无刷风扇中，是增设有许多风扇功能的控制功能，例如藉由控制工作电源的电压值，即可改变风扇的转速变化，但如前述，习用保护电路60仅将线圈产生的反电动势高压限制于一固定值VZ，无法依据不同的工作电源而改变其限制压值，故无法符合目前实际所述的应用状况。

发明内容

为此，本发明的主要目的是提供一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其中该过压保护电路可随着工作电源压值变化，相对地限制线圈反电动势电压大小。

为达上述目的，本发明一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其包含有一霍尔感应器，是连接一组线圈，用以侦测该组线圈的极性变换状况；

一脉波产生器，是连接该霍尔感应器，其中该脉波产生器具有两输出端；

两过压保护电路，其特征在于，

其中各过压保护电路是包含有一运算放大器、一开关晶体管，各运算放大器的反相输入端输入有工作电压值及参考压值，各开关晶体管是分别连接至各运算放大器的输出端及脉波产生器的两输出端；

两驱动电路，其中各驱动电路是为驱动晶体管，各驱动晶体管是分别连接至前述各运算放大器的非反相输入端及前述各线圈以及前述脉波产生器的输出端；

其中当前述驱动晶体管由导通状态转为截止状态时，线圈因极性反转而产生反电动势高压时，该反电动势高压是回授至各运算放大器的非反相输入端，使各运算放大器输出高准位使开关晶体管导通进而控制驱动晶体管导通藉以将反电动势高压导引至接地。

各开关晶体管及驱动晶体管是皆为场效应晶体管，其中各开关晶体管以源极端与各运算放大器的输出端连接，其汲极端与驱动晶体管的闸极端连接，其闸极端是与脉波产生器的输出端连接，又各驱动晶体管是以其汲极连接至各运算放大器的正相输入端及各线圈，其源极是为接地，其闸极端是连接至前述脉波产生器的输出端。

其中各开关晶体管的闸极端是透过一反相器连接至脉波产生器。

其中各开关晶体管的闸极端是透过一反相器连接至脉波产生器。

其中各驱动晶体管的闸极端是透过一限流电阻连接至脉波产生器的输出端。

其中各驱动晶体管的汲极端是分别连接至一二极管的阳极端，各二极管的阴极端是再连接至一齐纳二极管的阴极端，该齐纳二极管的阳极端是连接至电源端。

附图说明

为使贵审查员能进一步了解本发明的结构特征及其他目的，以下结合附图对本发明详细说明如后，其中：

图1是本发明一实施例的使用状态电路示意图。

图2A、B：是本发明的电压分析曲线图。

图3是本发明另一实施例的使用状态电路示意图。

图4是习用保护电路的一使用状态电路图。

图5A、B：是习用保护电路的电压分析曲线图。

具体实施方式

首先请参阅图1所示，是为本发明应用于直流无刷风扇的控制电路示意图，其中该控制电路是包含有：

一霍尔感应器10，是用以侦测直流风扇的两线圈L1、L2极性变换状况；

一放大器11，是连接于该霍尔感应器10的输出端，用以放大该霍尔感应器11的侦测信号；

一脉波产生器12，是连接于该放大器11的输出端；

两过压保护电路20、21是分别连接至该脉波产生器12的两输出端VA、VB；

两驱动电路13、14，于本实施中各驱动电路13、14是采用场效应晶体管N1、N2，其闸极端(Gate)分别连接至上述过压保护电路20、21，各场效应晶体管N1、N2的汲极端(Drain)是分别连接无刷风扇的各组线圈L1、L2，其中各场效应晶体管亦可由双极性晶体管(BJT)取代，若采用双极性晶体管时，则基极端连接至上述脉波产生器，集极端则连接至各组线圈。

其中两组过压保护电路20、21分别包含有：

一运算放大器OP1、OP2，各运算放大器的非反相输入端是分别连接至驱动电路13、14的场效应晶体管N1、N2的汲极端，各运算放大器的反相输入端则输入有一限制压值，其中该限制压值是为工作电源压降VDD加上一参考压值VREF，而参考压值VREF是为可调整。

两开关元件S1、S2，于本实施例中，各开关元件是采用场效应晶体管(FET)，各场效应晶体管的闸极端是分别透过一反相器INV1、INV2连接至至脉波产生器12的两输出端VA、VB，各场效应晶体管S1、S2的源极端则分别连接至两运算放大器OP1、OP2的输出端，又各汲极端是分别连接至驱动电路13、14中场效应晶体管N1、N2的闸极，又分别以一限流电阻R1、R2连接于反相器INV1、INV2与驱动电路13、14中场效应晶体管N1、N2的闸极间。

以下先仅以一过压保护电路21搭配驱动电路13的场效应晶体管N1做为电路动作说明，当该霍尔感应器10感测到线圈L1的极性变换时，即输出一霍尔信号，透过放大器11放大后控制该脉波产生器12产生高、低准位的信号用以驱动场效应晶体管N1。

当脉波产生器12的输出端VA由高准位转成低准位时，即使原处于导通状态的场效应晶体管N1转为截止状态，且线圈L1不再动作，线圈L1于切换瞬间将产生一反电动势高压在场效应晶体管N1的汲极端，因该放大器OP1的非反相输入端连接场效应晶体管N1的汲极，故其准位大于反相输入端的限制压值(VDD+VREF)，因而输出一高准位信号予过压保护电路20中场效应晶体管S1的源极，同时因为该脉波产生器12VA输出端是为低准位，故场效应晶体管S1将因闸极获得一高电位而导通，同时亦使驱动电路13的场效应晶体管N1导通，如此一来，即可将线圈L1上的反电动势高压经场效应晶体管N1而由接地端导出，当场效应晶体管N1汲极电压小于放大器OP1的限制压值(VDD+VREF)时，该放大器OP1输出端转呈低准位，此时，因脉波产生12器输出端VA仍输出低电位，故场效应晶体管S1仍导通，但驱动电路13中场效应晶体管N1则转为截止状态。

同理，当线圈L2变换极性时，过压保护电路21中的放大器OP2、场效应晶体管S2、反相器INV2的动作皆同于上述，故不再赞述。

请参考图2A、B所示，是分别表示控制电路处于不同工作电压时，驱动电路13的场效应晶体管N1汲极端的输出波形。于图2A中，控制电路的工作电压VDD是为12伏特，而参考压值VREF为5.5伏特，当反电动势高压产生时，场效应晶体管N1汲极端的电压则被限制在17.5伏特；而于图2B中，一旦控制电路的工作电压VDD降为5伏特，且参考压值VREF仍为5.5伏特时，场效应晶体管N1汲极端的反电动势高压则被限制在10.5伏特，比较图2A、B的后可知，该过压保护电路21是依据工作电压VDD的高低而决定反电动势高压的限制值。

请参考图3所示，是为本发明的另一较佳实施例，其中是在各驱动电路13、14的场效应晶体管N1、N2的汲极端再各别连接有二极管D1、D2的阴极端，两二极管D1、D2的阳极端是共同连接至一齐纳二极管Z1的阴极端，该齐纳二极管Z1的阳极端则是连接至电源端VDD。

本实施例的电路是藉由决定齐纳二极管Z1的崩溃导通电压VZ值或运算放大器OP1、OP2的参考压值VREF，以调整反电动势高压的限制压值。若VZ值小于VREF值，则当线圈L1、L2因极性变换而产生反电动势高压时，会使齐纳二极管Z1首先导通，而将该高压由电源端导出；反的，若VZ值大于VREF值，则当反电动势高压产生时，该反电动势则依前述实施例藉由运算放大器OP1、OP2搭配场效应晶体管S1、S2动作，由接地端导出。而使用者可依据其实际电路状况，设定VZ值及VREF值而选择其中一组过压保护电路，达到保护目的如上所述，本发明以简单的电路组成构件达到保护风扇控制电路中线圈驱动电路的目的，即可随着供电电源的增减而随的限制并固定其输出电压值，因此该保护电路可视各类线圈驱动电路(如直流马达或直流无流无刷风扇的线圈驱动电路)的需求，调整其限压参考值，即可达到追踪电源变化的限压目的，进而提高驱动电路的使用期限。

Claims (6)

1.一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其包含有一霍尔感应器，是连接一组线圈，用以侦测该组线圈的极性变换状况；

一脉波产生器，是连接该霍尔感应器，其中该脉波产生器具有两输出端；

两过压保护电路，其特征在于，

其中各过压保护电路是包含有一运算放大器、一开关晶体管，各运算放大器的反相输入端输入有工作电压值及参考压值，各开关晶体管是分别连接至各运算放大器的输出端及脉波产生器的两输出端；

两驱动电路，其中各驱动电路是为驱动晶体管，各驱动晶体管是分别连接至前述各运算放大器的非反相输入端及前述各线圈以及前述脉波产生器的输出端；

其中当前述驱动晶体管由导通状态转为截止状态时，线圈因极性反转而产生反电动势高压时，该反电动势高压是回授至各运算放大器的非反相输入端，使各运算放大器输出高准位使开关晶体管导通进而控制驱动晶体管导通藉以将反电动势高压导引至接地。

2.根据权利要求1所述的一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其特征在于，各开关晶体管及驱动晶体管是皆为场效应晶体管，其中各开关晶体管以源极端与各运算放大器的输出端连接，其汲极端与驱动晶体管的闸极端连接，其闸极端是与脉波产生器的输出端连接，又各驱动晶体管是以其汲极连接至各运算放大器的正相输入端及各线圈，其源极是为接地，其闸极端是连接至前述脉波产生器的输出端。

3.根据权利要求2所述的一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其特征在于，其中各开关晶体管的闸极端是透过一反相器连接至脉波产生器。

4.根据权利要求3所述的一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其特征在于，其中各开关晶体管的闸极端是透过一反相器连接至脉波产生器。

5.根据权利要求4所述的一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其特征在于，其中各驱动晶体管的闸极端是透过一限流电阻连接至脉波产生器的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种具电源追踪过压保护功能的线圈驱动电路，其特征在于，其中各驱动晶体管的汲极端是分别连接至一二极管的阳极端，各二极管的阴极端是再连接至一齐纳二极管的阴极端，该齐纳二极管的阳极端是连接至电源端。

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