CN203560130U

CN203560130U - 对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路

Info

Publication number: CN203560130U
Application number: CN201320680856.9U
Authority: CN
Inventors: 王琰; 陈恒留
Original assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECH Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-10-30

Abstract

本实用新型公开了一种对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其包括：用于产生PWM信号的PWM信号发生电路；转速设定电路，用于将PWM信号转换成初始控制变量；电流检测电路，用于检测电源装置输出的电流量，并输出电流控制变量；温度检测电路，用于检测电源装置的温度，并输出温度控制变量；转速控制电路，根据初始控制变量、电流控制变量、温度控制变量的大小输出控制电压以驱动风扇转动；直流电源，用于向各电路提供电源。本实用新型根据电源装置的运行情况，自动地控制风扇转速，降低了风扇待机功耗，延长了风扇使用寿命，控制了风扇噪音，提高了电源可靠性；同时本实用新型具有电路简单、性能优良、可靠性高、低成本等优点。

Description

对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种对电源装置中风扇自动进行无级调速的控制电路。

背景技术

在当代社会，随着科学技术的不断进一步，对电源的要求也越来越高，电源向高功率密度、高转换效率、体积微型化及模块化发展已是领域发展的必然趋势。随着电源功率密度的增大，电源散热问题变的级其重要。现有的散热方式分为自冷散热和风扇散热，而风扇散热技术存在着一些缺点，如风扇转速不可控，风扇噪音大，风扇寿命短，风扇待机功耗大等缺点，这些缺点都将严重的影响到电源的可靠性，使电源的使用寿命大大的缩短。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种能根据电源装置运行情况，自动控制风扇无级调速的控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其包括：PWM信号发生电路，用于产生PWM信号；转速设定电路，连接PWM信号发生电路，用于将PWM信号转换成初始控制变量；电流检测电路，用于检测电源装置输出的电流量，根据电流量大小输出电流控制变量；温度检测电路，用于检测电源装置的温度，根据温度高低输出温度控制变量；转速控制电路，连接转速设定电路、电流检测电路、温度检测电路，根据初始控制变量、电流控制变量、温度控制变量的大小输出控制电压以驱动风扇转动；直流电源，用于向各电路提供电源。

对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路还包括一个连接直流电源，用以向电流检测电路和温度检测电路提供基准电压的基准稳压电路。

所述转速设定电路具有第十九电阻，其一端连接所述PWM信号，第十九电阻另一端接第二十电阻和第五电容的一端，第二十电阻的另一端接第六电容的一端和第一运算放大器的同相输入端，第五电容和第六电容的另一端接地，第一运算放大器的反向输入端接其输出端，第一运算放大器的输出端通过第十八电阻接第四二极管的阳极，第四二极管的阴极输出所述初始控制变量。

所述电流检测电路具有电流互感器，电流互感器初级绕组的两端连接电源装置，电流互感器次级绕组的一端接第五电阻和第二二极管的阳极，第二二极管的阴极接第六电阻和第四电阻的一端，第四电阻的另一端接第二运算放大器的同相输入端，电流互感器次级绕组的另一端接地，第五电阻和第六电阻的另一端接地，第二运算放大器的反向输入端接第一电阻、第二电阻和第七电阻的一端，第二电阻的另一端接所述的基准电压，第七电阻的另一端接地，第一电阻的另一端接第二运算放大器的输出端和第三电阻的一端，第三电阻的另一端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极输出所述电流控制变量。

所述温度检测电路具有安装在电源装置中的温度感应电阻，其一端连接所述的基准电压、另一端连接第十一电阻的一端，第十一电阻的另一端接第三运算放大器的同相输入端、以及第三电容和第十五电阻的一端，第三电容和第十五电阻的另一端接地，第三运算放大器的反向输入端接其输出端，第三运算放大器的输出端通过第十二电阻接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极输出所述温度控制变量。

所述转速控制电路具有第四运算放大器，第四运算放大器反向输入端接第四电容、第十电阻和第十三电阻的一端，第四电容的另一端接地，第十三电阻的另一端接所述初始控制变量、电流控制变量和温度控制变量，第十电阻的另一端接第四运算放大器的输出端，第四运算放大器的同向输入端接第九电阻和第十五电阻的一端，第十五电阻的另一端接地，第四运算放大器的输出端通过第十四电阻接稳压二极管的阳极，稳压二极管的阴极接第八电阻和第一电容的一端、以及第二三极管的基极，第八电阻的另一端接所述的直流电源、以及第二三极管和第一三极管的发射极，第二三极管的集电极接第一三极管的基极，第一三极管的集电极接第一电容和第九电阻的另一端、并送出所述驱动风扇转动的控制电压；所述第一三极管和第二三极管采用PNP型三极管。

与现有技术相比，本实用新型根据电源装置的运行情况，自动地控制风扇转速，降低了风扇待机功耗，延长了风扇使用寿命，控制了风扇噪音，提高了电源可靠性；同时本实用新型具有电路简单、性能优良、可靠性高、低成本等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作出详细的说明，其中：

图1为本实用新型较佳实施例的原理框图；

图2为本实用新型较佳实施例的电路图。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其包括：PWM信号发生电路、连接PWM信号发生电路的转速设定电路、电流检测电路、温度检测电路、连接转速设定电路和电流检测电路以及温度检测电路的转速控制电路。

首先由PWM信号发生电路输出初始的PWM信号波，转速设定电路将PWM信号波转换成一个初始控制变量，经转速控制电路给出初始的风扇控制电压，驱动负载风扇工作。

电流检测电路则实时检测电源装置主电路输出电流的大小，通过检测主电路输出电流的大小输出电流控制变量给转速控制电路，进而驱动负载风扇。负载风扇的转速受控于电源装置输出电流，输出电流越大负载风扇转速越高，反之负载风扇转速则越低。

温度检测电路则实时检测电源装置（尤其是主电路关键器件）的温度高低，通过检测主电路关键器件温度的高低输出温度控制变量给转速控制电路进而驱动负载风扇。负载风扇的转速受控于电源装置主电路关键器件温度的高低，温度越高负载风扇转速越高，反之负载风扇转速则越低。

转速控制电路将电流检测电路、温度检测电路、转速设定电路输出的控制变量转换为负载风扇控制电压，驱动负载风扇工作。

通过以上电路的整体配合可以实现负载风扇的智能无级变速，风扇的转速取决于电流、温度值的大小。当电源工作在输出空载时，输出电流为0A，关键器件温度较低，所以负载风扇工作在低转速运行，可以降低风扇噪音和风扇功耗。当电源工作在满载输出时，输出电流变大，关键器件温度升高，所以负载风扇的转速逐步升高。通过对风扇转速的控制可以实现风扇在电源空载、低温时低速运转，满载、高温时高速运转，从而能有效的延长风扇的使用寿命，增加电源的可靠性。

在较佳实施例中，本实用新型还包括一个连接直流电源，用以向电流检测电路和温度检测电路提供基准电压的基准稳压电路。

本专利较佳的实施实例技术电路图如图2所示。

基准稳压电路由可调三端稳压器U3及其***电路构成，其中电阻R17为限流电阻防止引过流造成的可调三端稳压器U3损坏，电阻R21、R22组成了电压反馈电路，通过调整电阻值的大小可以改变基准电压VREF电压值的高低，电容C7为滤波电容。

所述转速设定电路具有第十九电阻R19，其一端连接所述PWM信号（该连接端为FAN-PWM,由于PWM信号发生电路是现有成熟电路故图中未绘出），第十九电阻另一端接第二十电阻R20和第五电容C5的一端，第二十电阻的另一端接第六电容C6的一端和第一运算放大器U2B的同相输入端（第⑤脚），第五电容和第六电容的另一端接地，第一运算放大器的反向输入端（第⑥脚）接其输出端（第⑦脚），第一运算放大器的输出端通过第十八电阻R18接第四二极管D4的阳极，第四二极管的阴极输出所述初始控制变量。其中电阻R19、R20，电容C5、C6构成的两级低通滤波电路，PWM信号经过此电路被转化为直流电压输入到运放U2B的⑤脚，运放U2B的⑥、⑦脚直接连接构成了一个电压跟随器，运放U2B的⑦脚电压跟随运放U2B的⑤脚电压变化而变化，放大倍数为0。运放U2B的⑦脚为输出脚，输出电压经电阻R18，二极管D4输出所述初始控制变量。

所述电流检测电路具有电流互感器TR1，电流互感器初级绕组的两端IP+、IP-连接电源装置，电流互感器次级绕组的一端（⑤脚）接第五电阻R5和第二二极管D2的阳极，第二二极管的阴极接第六电阻R6和第四电阻R4的一端，第四电阻的另一端接第二运算放大器U1A的同相输入端（③脚），电流互感器次级绕组的另一端（⑧脚）接地，第五电阻和第六电阻的另一端接地，第二运算放大器的反向输入端（②脚）接第一电阻R1、第二电阻R2和第七电阻R7的一端，第二电阻的另一端接所述的基准电压（VREF），第七电阻的另一端接地，第一电阻的另一端接第二运算放大器的输出端（①脚）和第三电阻R3的一端，第三电阻的另一端接第一二极管D1的阳极，第一二极管的阴极输出所述电流控制变量。电流互感器TR1 感应到电源装置输出电流，经过二极管D2整流电阻R6分压后，产生一个与被检测电流等比例的电压值，经过电阻R4输入到运放U1A的③脚，电阻R5为电流互感器TR1的磁复位电阻。基准电压VREF经过电阻R2、R7比例分压后输入到运放U1A的②脚，电阻R1是电路中的负反馈电阻，用以调整电路电压放大倍数。运放U1A的①脚为输出脚，输出电压经电阻R3，二极管D1输出所述电流控制变量。

所述温度检测电路具有安装在电源装置中的温度感应电阻RT1，温度感应电阻帖附在电源装置主电路关键器件上，RT1的一端连接所述的基准电压VREF、另一端连接第十一电阻R11的一端，第十一电阻的另一端接第三运算放大器U2A的同相输入端（③脚）、以及第三电容C3和第十五电阻R15的一端，第三电容和第十五电阻的另一端接地，第三运算放大器的反向输入端（②脚）接其输出端（①脚），第三运算放大器的输出端通过第十二电阻R12接第三二极管D3的阳极，第三二极管的阴极输出所述温度控制变量。温度感应电阻RT1为电路核心元件，其阻值根据温度的变化则发生对应变化。基准电压VREF经过温度感应电阻RT1，电阻R11、R15比例分压后输入到运放U2A的③脚，电容C3为滤波电容，减小运放U2A③脚的干扰电压。运放U2A的①、②脚直接连接构成电压跟随器，运放U2A的①脚电压跟随运放U2A的③脚电压变化而变化，放大倍数为0。运放U2A的①脚为输出脚，输出电压经电阻R12，二极管D3输出所述温度控制变量。

所述转速控制电路具有第四运算放大器U1B，第四运算放大器反向输入端（⑥脚）接第四电容C4、第十电阻R10和第十三电阻R13的一端，第四电容的另一端接地，第十三电阻的另一端接所述初始控制变量、电流控制变量和温度控制变量，第十电阻的另一端接第四运算放大器的输出端（⑦脚），第四运算放大器的同向输入端（⑤脚）接第九电阻R9和第十五电阻R15的一端，第十五电阻的另一端接地，第四运算放大器的输出端通过第十四电阻R14接稳压二极管ZD1的阳极，稳压二极管的阴极接第八电阻R8和第一电容C1的一端、以及第二三极管Q2的基极，第八电阻的另一端接所述的直流电源、以及第二三极管和第一三极管Q1的发射极，第二三极管的集电极接第一三极管的基极，第一三极管的集电极接第一电容和第九电阻的另一端、并送出所述驱动风扇转动的控制电压；所述第一三极管和第二三极管采用PNP型三极管。电阻R8、稳压二极管ZD1组成了线性稳压电路，给三极管Q2提供一个基极电流，三极管Q1、Q2组成了电流放大电路，将三极管Q2的基极电流放大后通过三极管Q1的②脚输出经C2电解电容滤波储能后供给负载风扇，电容C1为负反馈电容，防止电路发生震荡，插座CON1为风扇插座。三极管Q1②脚输出的电压经电阻R9、R16分压后输入到运放U1B的⑤脚。电流检测电路、温度检测电路、转速设定电路输出的初始控制变量、电流控制变量、温度控制变量皆为电压，电压经过电阻R13，电容C4滤波后输入到运放U1B的⑥脚，运放U1B的⑤、⑥脚通过电阻R10构成负反馈放大电路，电阻R10为负反馈电阻，调整电路电压放大倍数，电阻R14为隔离限流电阻。运放U1B的⑦脚为输出端，输出电压的高低直接影响到三极管Q1、Q2组成的电流放大电路三极管Q2基极电流的大小，当电流检测电路、温度检测电路、转速设定电路中任何一路输出电压升高时，运放U1B的⑦脚电压便逐步降低，进一步拉低三极管Q2的基极电压，加大基极电流，使三极管Q1、Q2组成了电流放大电路输出电流增大，从而提升了电解电容C2两端电压值，以此达到增加风扇转速的目的。当电流检测电路、温度检测电路、转速设定电路中三路输出电压都降低时，运放U1B的⑦脚电压便逐步升高，进一步提升三极管Q2的基极电压，减小基极电流，使三极管Q1、Q2组成的电流放大电路输出电流减小，从而降低了电解电容C2两端电压值，以此达到降低风扇转速的目的。

需要指出，电流检测电路、温度检测电路、转速设定电路输出初始控制变量、电流控制变量、温度控制变量皆为电压，分别经过二极管D1、D3、D4汇聚到电阻R13，其中二极管D1、D3、D4分别起到隔离电压的作用，组成了逻辑或的电气特性，当电流检测电路、温度检测电路、转速设定电路中任何一路输出电压升高时，风扇总能进入到高速运转状态，只有三路检测电路输出电压都降低的时候，风扇才进入到低速运转状态，这样增加了风扇高速运转的灵活性和必须行，有效的延长了风扇的使用寿命，提高了电源的可靠性。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims

1.一种对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其特征在于包括：

PWM信号发生电路，用于产生PWM信号；

转速设定电路，连接PWM信号发生电路，用于将PWM信号转换成初始控制变量；

电流检测电路，用于检测电源装置输出的电流量，根据电流量大小输出电流控制变量；

温度检测电路，用于检测电源装置的温度，根据温度高低输出温度控制变量；

转速控制电路，连接转速设定电路、电流检测电路、温度检测电路，根据初始控制变量、电流控制变量、温度控制变量的大小输出控制电压以驱动风扇转动；

直流电源，用于向各电路提供电源。

2.如权利要求1所述的对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其特征在于：还包括一个连接直流电源，用以向电流检测电路和温度检测电路提供基准电压的基准稳压电路。

3.如权利要求2所述的对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其特征在于：所述转速设定电路具有第十九电阻（R19），其一端连接所述PWM信号，第十九电阻另一端接第二十电阻（R20）和第五电容（C5）的一端，第二十电阻的另一端接第六电容（C6）的一端和第一运算放大器（U2B）的同相输入端，第五电容和第六电容的另一端接地，第一运算放大器的反向输入端接其输出端，第一运算放大器的输出端通过第十八电阻（R18）接第四二极管（D4）的阳极，第四二极管的阴极输出所述初始控制变量。

4.如权利要求3所述的对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其特征在于：所述电流检测电路具有电流互感器，电流互感器初级绕组的两端连接电源装置，电流互感器次级绕组的一端接第五电阻（R5）和第二二极管（D2）的阳极，第二二极管的阴极接第六电阻（R6）和第四电阻（R4）的一端，第四电阻的另一端接第二运算放大器（U1A）的同相输入端，电流互感器次级绕组的另一端接地，第五电阻和第六电阻的另一端接地，第二运算放大器的反向输入端接第一电阻（R1）、第二电阻（R2）和第七电阻（R7）的一端，第二电阻的另一端接所述的基准电压，第七电阻的另一端接地，第一电阻的另一端接第二运算放大器的输出端和第三电阻（R3）的一端，第三电阻的另一端接第一二极管（D1）的阳极，第一二极管的阴极输出所述电流控制变量。

5.如权利要求4所述的对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其特征在于：所述温度检测电路具有安装在电源装置中的温度感应电阻（RT1），其一端连接所述的基准电压、另一端连接第十一电阻（R11）的一端，第十一电阻的另一端接第三运算放大器（U2A）的同相输入端、以及第三电容（C3）和第十五电阻（R15）的一端，第三电容和第十五电阻的另一端接地，第三运算放大器的反向输入端接其输出端，第三运算放大器的输出端通过第十二电阻（R12）接第三二极管（D3）的阳极，第三二极管的阴极输出所述温度控制变量。

6.如权利要求5所述的对电源装置中风扇进行无级调速的控制电路，其特征在于：所述转速控制电路具有第四运算放大器（U1B），第四运算放大器反向输入端接第四电容（C4）、第十电阻（R10）和第十三电阻（R13）的一端，第四电容的另一端接地，第十三电阻的另一端接所述初始控制变量、电流控制变量和温度控制变量，第十电阻的另一端接第四运算放大器的输出端，第四运算放大器的同向输入端接第九电阻（R9）和第十五电阻（R15）的一端，第十五电阻的另一端接地，第四运算放大器的输出端通过第十四电阻（R14）接稳压二极管（ZD1）的阳极，稳压二极管的阴极接第八电阻（R8）和第一电容（C1）的一端、以及第二三极管（Q2）的基极，第八电阻的另一端接所述的直流电源、以及第二三极管和第一三极管（Q1）的发射极，第二三极管的集电极接第一三极管的基极，第一三极管的集电极接第一电容和第九电阻的另一端、并送出所述驱动风扇转动的控制电压；所述第一三极管和第二三极管采用PNP型三极管。