CN2454986Y - 温控变速的风扇电机 - Google Patents

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蔡南隆
洪银树
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Abstract

一种温控变速的风扇电机,其主要包含一整流电路、一差动放大器及一温度感测电路。该整流电路是将风扇检测输出的转速信号整流后接至差动放大器的负端,该差动放大器正端是连接于串接有电源Vcc的温度感测电路,该温度感测电路的温度传感器电阻值是依温度改变,当温度升高时,该差动放大器输出端的驱动电压Vf升高,风扇转速增加；当温度下降时,使驱动电压Vf下降,风扇转速减小,以达到用温度来控制风扇并呈线性地改变转速。

Description

温控变速的风扇电机
本实用新型有关一种温控变速的风扇电机，特别是有关一种由风扇转速检测输出信号，该信号经整流电路整流转换成电压，该电压再与温度传感器对温度变化所得的电压经差动放大器相比对，而输出一供风扇驱动的驱动电压，该驱动电压形成平滑波形，以达到用温度来控制风扇呈线性地改变转速。
传统散热风扇，在1993年1月2日公告的台湾地区专利公告第198511号《温度速控式直流无刷散热风扇》新型专利案，如图1及图2A至2C所示。图1揭示风扇速控电路图；图2A至2C揭示风扇速控电路的输出波形图。请参照图1所示，该第198511号揭示风扇速控电路，当电源导通后，经逆压保护二极管D1而加至电路与风扇无刷电机上，藉绕组线圈与环状永久磁铁相互感应作用使风扇叶片开始转动；此时，由直流电机换向作用点的霍尔效应感应集成电路IC1，经由电阻R3、R2所提供一定的电流和直流电位，可感应到风扇绕组线圈与环状永久磁铁之间的磁场变化电波。该霍尔效应感应集成电路IC1输出正电压V+及负电压V-至驱动集成电路IC2，该驱动集成电路IC2将前述二个波形经内部电压比较整形处理而得到相同于图2A所示的F.G，波形，并以此同相电波控制半导体开关A1及A2所输出的电波，如图2B及图2C所示。利用半导体开关A1及A2所输出的电波控制风扇电机绕组L1、L2、L3及L4(绕组线圈)随磁偶(环状永久磁铁)而产生换向动作。定时电容C1则为驱动集成电路IC2本身提供扇叶在停止至完全不动后再重新起动的电能，其由霍尔效应感应集成电路IC1及驱动集成电路IC2所构成的驱动***即可使风扇运转，并发出反馈周期时钟脉冲信号。IC3(未标示)内部是由三个运算放大器IC31、IC32及IC33组成，其中：该IC31与电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10与温控变速传感器Rth组成风扇温控变速的转速与温度斜率控制电路，藉由该温控变速传感器Rth在不同温度下其电阻值也改变的特性，使温控变速传感器Rth与电阻R4所形成的电压Va也随温度变化而改变，其与电阻R9及R10所形成的参考电压Vref经运算放大器IC31运算后，使得Vb电压变化，晶体管TR2导通电流也产生变化，则风扇转速改变而达到温控风扇变速的目的。然而，该第198511号经由驱动集成电路IC2输出至绕组L1、L2、L3及L4的波形为方形波，如图2B及图2C所示；另外经由运算放大器IC31依环境温度所输出的Vb电压变化，虽使晶体管TR2导通电流产生变化，但该晶体管TR2仍输出方形波。由于输入方形波至绕组L1、L2、L3及L4使得风扇旋转随着方形波发生急增速或急减速，此时风扇转速因发生急速变化而导致晃动，进而使风扇使用寿命减少。
另一传统散热风扇，在1998年2月21日公告的台湾地区专利公告第327486号《直流无刷风扇波宽调制控制电路》新型专利案，如图3及图4所示，图3揭示控制电路图；图4揭示控制开关的输出波形图。请参照图3所示，该第327486号揭示该整流电路10是以一电容11以及一电阻14构成高通滤波网络，而以两个二极管12、13以及滤波电容15构成整流滤波，而使接收的方波信号可转换为直流电压信号，而该高通滤波网络的加入，更可使输出电压可随频率呈正比关系变化，如此，即可由整流电路10的输出电压量出风扇50转速，而该供应电压比较器20的参考电压是由一负温度系数的热敏电阻40与一分压电阻串接而成，由其分压端点处取得一参考电压值，而此热敏电阻40的设计，可使其兼具温度补偿效果，也即在环境温度升高时，则相对使得热敏电阻40的阻抗下降，也即使得送入至电压比较器20的参考电压升高(调高转速参考值)，如此，可使得风扇50维持在较高转速状态；反之，若环境温度降低至标准值以下时，也相应使得转速参考值下降，即维持风扇在较低转速状态。该控制开关30输出波形如图4所示，形成一种波宽调制的转速控制电路。然而，该第327486号输出驱动电压V+波形为间歇性启闭的方形波，而风扇50旋转随着方形波或控制开关30的启闭发生急增速或急减速，此时风扇转速因发生急速变化而导致晃动，进而使风扇使用寿命减少。因此，风扇转速增速或减速过程需要改善，使风扇转速平缓地增速或减速，以避免风扇发生急增连或急减速，进而能延长风扇使用寿命。
本实用新型主要目的是提供一种温控变速的风扇电机，其是利用由风扇检测输出一转速信号，该信号经整流电路整流转换成电压信号，该信号再与由温度传感器对温度变化产生的电压接至差动放大器相比对，差动放大器比对后输出一形成平滑波形的驱动电压，使风扇转速呈线性平缓地增速或减速，可避免发生风扇转速急增速或急减速，以延长风扇使用寿命。
本实用新型的目的是这样实现的：一种温控变速的风扇电机，其特征在于：该风扇电机包含有：一风扇，其输出风扇检测输出转速信号转换成电压；一温度感测电路，其串接于电源且设有温度传感器，该温度传感器的电阻值是随温度改变而产生变化；以及一差动放大器，其连接于风扇及该温度感测电路之间，其依输入差动放大器正端及负端的电压差而改变输出至风扇的驱动电压；是以电源Vcc经由温度感测电路感测环境温度而改变的电压输入差动放大器的正端，而差动放大器的负端输入风扇检测输出转速信号的电压，当温度升高时，该温度传感器的电阻值逐渐减小，而分配在差动放大器正端的电压逐渐上升，使输出至风扇的驱动电压平缓升高，进而带动风扇转速平缓增加，当环境温度下降时，该温度传感器的电阻值逐渐增大，而分配在差动放大器正端的电压逐渐下降，使输出至风扇的驱动电压平缓下降，进而带动风扇转速平缓减小，且该差动放大器输出的驱动电压是呈线性地平滑波形。
另外包含一整流电路，其设于差动放大器负端与风扇转速检测输出端之间，其包含一运算放大器、一电容、两个电阻及一个二极管，该整流电路是将风扇转速的信号整流滤波转换成电压之后接入该差动放大器的负端。
该温度感测电路包含一温度传感器及两个电阻，该温度传感器的电阻值是随温度而产生变化。
下面结合较佳实际例和附图详细说明本实用新型的目的、结构特征和优点：
图1是台湾地区专利公告第198511号风扇速控电路图。
图2A至图2C是台湾地区专利公告第198511号的风扇速控电路的输出波形图。
图3是台湾地区专利公告第327486号的电路图。
图4是台湾地区专利公告第327486号的控制开关的输出波形图。
图5是本实用新型较佳实施例温控变速的电路图。
图6是本实用新型较佳实施例温度和转速的曲线示意图。
请参照图5所示的本实用新型较佳实施例温控变速的风扇电机电路图，其主要包含一整流电路60、一差动放大器70及一温度感测电路80。该整流电路60设于差动放大器负端与电风扇转速检测输出端之间，其包含一运算放大器OP1、两个电阻R1、R2、一个二极管D及一滤波电容C，该整流电路60是将由风扇90检测输出的转速信号加以整流滤波转换成一电压，该电压经一电阻R3接入差动放大器70的负端。该差动放大器(OP2)70的正端是与一温度感测电路80串接，该温度感测电路80主要包含一温度传感器81及两个电阻R5、R6，该温度传感器较佳为一热敏电阻Rx，又电源Vcc是连接于一温度传感器81，再串接一电阻R5及并联一电阻R6而接至差动放大器70的正端，经差动放大器70比较正、负端的电压后，输出一驱动电压Vf，该驱动电压Vf是接至风扇90以供驱动风扇90。当环境温度上升时，温度传感器81的电阻减小，此时，分配在差动放大器70正端的电压逐渐上升及负端的检测输出转速信号的电压下降，使输出至风扇90的驱动电压逐渐升高，进而带动风扇90转速平缓增加；当环境温度下降时，温度传感器81的电阻逐渐增大，此时分配在差动放大器70正端的电压逐渐下降及负端的检测输出转速信号的电压上升，使输出至风扇90的驱动电压逐渐下降，进而带动风扇90转速平缓减小。
请参照图6所示，本实用新型藉由温度传感器81感测温度(Temp)的变化而改变输出至风扇90的驱动电压Vf，进而改变风扇90转速(rpm)，因此，环境温度与输出驱动电压Vf及风扇转速形成正比。环境温度与风扇转速的曲线呈一平滑的线性变化，使得风扇90转速能够平缓增速或减速，可避免发生风扇90转速急增速或急减速，使本实用新型具有延长风扇90使用寿命的功效。
请参照图3及图5所示，公告第327486号经电压比较器20输出驱动电压V+波形为间歇性启闭的方形波，而风扇50旋转随着方形波或控制开关30的启闭发生急增速或急减速，此时风扇转速因发生急速变化而导致晃动。相反地，本实用新型的电源Vcc经温度感测电路80及差动放大器70输出的驱动电压Vf是呈平缓地升高或降低的线性变化，使风扇90的转速变化不会有颤动的平缓增加或减小。

Claims (3)

1、一种温控变速的风扇电机，其特征在于：该风扇电机包含有：一风扇，其输出风扇检测输出转速信号转换成电压；一温度感测电路，其串接于电源且设有温度传感器，该温度传感器的电阻值是随温度改变而产生变化；以及一差动放大器，其连接于风扇及该温度感测电路之间，其依输入差动放大器正端及负端的电压差而改变输出至风扇的驱动电压；是以电源Vcc经由温度感测电路感测环境温度而改变的电压输入差动放大器的正端，而差动放大器的负端输入风扇检测输出转速信号的电压。
2、如权利要求1所述的温控变速的风扇电机，其特征在于：另外包含一整流电路，其设于差动放大器负端与风扇转速检测输出端之间，其包含一运算放大器、一电容、两个电阻及一个二极管，该整流电路是将风扇转速的信号整流滤波转换成电压之后接入该差动放大器的负端。
3、如权利要求1所述的温控变速的风扇电机，其特征在于：该温度感测电路包含一温度传感器及两个电阻，该温度传感器的电阻值是随温度而产生变化。
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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Kunshan Guangxing Electronics Co., Ltd.

Assignor: Jianzhun Electric Motor Industry Co., Ltd.

Contract fulfillment period: In November 6, 2010, the patent expired

Contract record no.: 031000030097

Denomination of utility model: Temperature controlled variable speed fan motor

Granted publication date: 20011017

License type: General permission

Record date: 2003.5.28

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: COMMON LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2010.11.6, EXPIRATION OF PATENT RIGHT

Name of requester: KUNSHAN GUANGXING ELECTRONICS CO., LTD.

Effective date: 20030528

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Kunshan Guangxing Electronics Co., Ltd.

Assignor: Jianzhun Electric Motor Industry Co., Ltd.

Contract fulfillment period: November 6, 2010

Contract record no.: 031000030097

Denomination of utility model: Temperature controlled variable speed fan motor

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License type: General permission

Record date: 20030528

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CX01 Expiry of patent term

Expiration termination date: 20101106

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