专利名称:直流风扇驱动电路以及包括该驱动电路的风扇的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直流风扇驱动电路，包括启动电路、直流开关电路、限流反馈电路和延时取消限流电路；启动电路分别连接至直流开关电路和延时取消限流电路，限流反馈电路分别连接至直流开关电路和延时取消限流电路；启动电路用于发送启动信号；直流开关电路用于在接收到启动信号时导通并输出启动电流；限流反馈电路用于实时检测启动电流，并在启动电流到达预设电流时与直流开关电路互为反馈控制进而使启动电流维持在预设电流；延时取消限流电路用于在接收到启动信号的预设时间之后控制限流反馈电路断开。本实用新型可实现风扇限流启动，降低对电源的冲击，省去开关电源的过设计要求，延时取消限流电路可保护元器件，使电路恢复正常运行。
【专利说明】直流风扇驱动电路以及包括该驱动电路的风扇
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风扇领域，更具体地说，涉及一种直流风扇驱动电路以及包括该驱动电路的风扇。
【背景技术】
[0002]现有技术中，风扇的启动一般是采用光耦隔离器来驱动功率三极管或MOSFET，进而实现风扇驱动。
[0003]由于风扇在启动的瞬间会出现大电流，一般为额定电流的2 fp，如果直接启动风扇，则要求开关电源有较大功率。这要求开关电源设计有较大的功率余量，否则过流启动会对电源造成冲击，影响电源的过载及过流保护等功能。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述启动瞬间出现大电流而要求开关电源设计有较大的功率余量、过载及过流保护措施的缺陷，提供一种能对风扇的启动电流进行限流、避免在风扇堵转时MOSFET过热的直流风扇驱动电路以及包括该驱动电路的风扇。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种直流风扇驱动电路，包括启动电路以及连接所述风扇和直流电源的直流开关电路，所述直流风扇驱动电路还包括:限流反馈电路和延时取消限流电路；
[0006]所述启动电路分别连接至所述直流开关电路和延时取消限流电路，所述限流反馈电路分别连接至直流开关电路和延时取消限流电路；
[0007]所述启动电路用于发送启动信号；所述直流开关电路用于在接收到所述启动信号时导通并输出启动电流；所述限流反馈电路用于实时检测所述启动电流，并在所述启动电流到达预设电流时与所述直流开关电路互为反馈控制进而使所述启动电流维持在预设电流；所述延时取消限流电路用于在接收到所述启动信号的预设时间之后控制所述限流反馈电路断开。
[0008]本实用新型所述的直流风扇驱动电路，其中，所述直流开关电路包括N沟道的MOS管，所述限流反馈电路包括NPN型的第一三极管、采样电阻；
[0009]所述MOS管的栅极连接至所述启动电路和第一三极管的集电极，所述MOS管的源极通过所述采样电阻连接至直流电源的负极，所述MOS管的漏极通过所述风扇接至直流电源的正极，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极连接至所述MOS管的源极。
[0010]本实用新型所述的直流风扇驱动电路，其中，所述限流反馈电路还包括第一二极管，
[0011]所述第一三极管的基极连接至所述第一二极管的正极，所述第一二极管的正极还通过电阻连接至所述MOS管的栅极，所述第一二极管的负极连接至所述MOS管的源极。
[0012]本实用新型所述的直流风扇驱动电路，其中，所述限流反馈电路还包括串联在所述第一三极管的基极和第一二极管的正极之间的第一电阻。
[0013]本实用新型所述的直流风扇驱动电路，其中，所述延时取消限流电路包括:第二电阻、电容、稳压二极管、第二三极管，
[0014]所述电容的第一端通过所述第二电阻连接至所述启动电路，所述电容的第一端还连接至稳压二极管的负极，所述电容的第二端接地，所述稳压二极管的正极连接至所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极连接至所述第一三极管的基极。
[0015]本实用新型所述的直流风扇驱动电路，其中，所述延时取消限流电路还包括第二二极管，第二二极管的正极连接至所述电容的第一端，第二二极管的负极连接至所述启动电路。
[0016]本实用新型所述的直流风扇驱动电路，其中，所述启动电路包括光耦隔离器。
[0017]本实用新型还公开了一种包括所述的直流风扇驱动电路的风扇。
[0018]实施本实用新型的直流风扇驱动电路以及包括该驱动电路的风扇，具有以下有益效果:本实用新型中增设了限流反馈电路，电路启动时，限流反馈电路可以在启动电流到达预设电流时与直流开关电路互为反馈控制进而使启动电流维持在预设电流，实现风扇限流启动，降低对电源的冲击，省去开关电源的过设计要求，而且，延时取消限流电路可以在预设时间之后控制限流反馈电路断开，进而撤销对直流开关电路的强行限流控制，保护元器件，使电路恢复正常运行。
【附图说明】
[0019]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0020]图1是本实用新型直流风扇驱动电路的结构框图；
[0021]图2是本实用新型直流风扇驱动电路的较佳实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0022]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0023]参考图1，是本实用新型直流风扇驱动电路的结构框图；
[0024]本实用新型的直流风扇驱动电路包括启动电路1、连接所述风扇和直流电源的直流开关电路2、限流反馈电路3和延时取消限流电路4 ;
[0025]所述启动电路I分别连接至所述直流开关电路2和延时取消限流电路4，所述限流反馈电路3分别连接至直流开关电路2和延时取消限流电路4 ;
[0026]所述启动电路I用于发送启动信号；所述直流开关电路2用于在接收到所述启动信号时导通并输出启动电流；所述限流反馈电路3用于实时检测所述启动电流，并在所述启动电流到达预设电流时与所述直流开关电路2互为反馈控制进而使所述启动电流维持在预设电流；所述延时取消限流电路4用于在接收到所述启动信号的预设时间之后控制所述限流反馈电路3断开。
[0027]结合图1，参考图2，是本实用新型直流风扇驱动电路的较佳实施例的电路图。
[0028]启动电路I包括光耦隔离器OC，光耦隔离器OC的副边的三极管的发射极输出的电压信号作为启动信号。直流开关电路2包括N沟道的MOS管Q3。限流反馈电路3包括NPN型的第一三极管Q1、采样电阻Rs、第一二极管D1、第一电阻R1。延时取消限流电路4包括第二电阻R2、电容Cl、稳压二极管Zl、第二三极管Q2、第二二极管D2。
[0029]光耦隔离器OC的副边的三极管的发射极通过电阻连接至MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的栅极连接至第一三极管Ql的集电极，光耦隔离器OC的副边的三极管的集电极通过风扇连接至MOS管Q3的漏极，所述MOS管Q3的源极通过所述采样电阻Rs连接至直流电源DC的负极，所述MOS管Q3的漏极还通过所述风扇接至直流电源DC的正极，所述第一三极管Ql的发射极接地，所述第一三极管Ql的基极通过第一电阻Rl连接至所述第一二极管Dl的正极，所述第一二极管Dl的正极还通过电阻连接至所述MOS管Q3的栅极，所述第一二极管Dl的负极连接至所述MOS管Q3的源极。
[0030]电容Cl的第一端通过所述第二电阻R2连接至光耦隔离器OC的副边的三极管的发射极，所述电容Cl的第一端还连接至稳压二极管Zl的负极，所述电容Cl的第二端接地，所述稳压二极管Zl的正极连接至所述第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的基极还通过电阻接地，所述第二三极管Q2的发射极接地，所述第二三极管Q2的集电极连接至第一二极管Dl的正极，第二二极管D2正极连接至所述电容Cl的第一端，第二二极管D2的负极连接至光耦隔离器OC的副边的三极管的发射极。
[0031]启动电流即流过采样电阻Rs的电流，其中，第一电阻Rl是微调电阻，阻值非常小，其上的压降可以忽略，如果采样电阻Rs以及第一二极管Dl上的压降达到第一三极管Ql开启电压，则第一三极管Ql导通。由于第一二极管Dl在导通时的压降是固定值，采样电阻Rs的压降决定了第一三极管Ql的状态。预设电流Is即为使得第一三极管Ql导通时对应的启动电流，Is = (Vbe-Vd)/Rs，其中，Vbe为第一三极管Ql导通时基极与发射极之间的电压，Vd为第一二极管Dl在导通时的压降，Rs为电阻Rs的阻值，由于Vbe和Vd是固定的，所以设置采样电阻Rs的阻值，可以限定预设电流Is的大小。
[0032]其中，第一二极管Dl主要用于减小采样电阻Rs的取值，进而减小电阻上的损耗。可以理解的是，此处还可以设计多个串联的第一二极管Dl实现更优的减耗效果。
[0033]其中，第二二极管D2用于加速放电速率，因为延时取消限流电路4的设计目的就是为了延时一段预设时间后才取消限流反馈电路3的限流功能，延时取消限流电路4控制所述限流反馈电路3断开的时机是:第二三极管Q2导通，使得第一三极管Ql的基极接地而截止。要使第二三极管Q2导通，电容Cl的电压应满足以下条件:Vc = Ze+Vbe，其中，Ze为稳压二极管Zl的稳压值。
[0034]预设时间即为电容Cl的充电时间，可见要设置预设时间，则必须设定Vc的大小，Vc由Ze决定，因此通过选择合适的稳压管可以控制延时取消限流电路4的延时控制时间。
[0035]为保证恒流启动的效果，该充电时间不宜太短，在关风扇后必须使得电容Cl放电完全，才能保证下次开风扇时，限流时间不变。如果没有第二二极管D2，则电容Cl的放电时间与充电时间相同，若用户会关风扇后立马开风扇，则不能保证电容Cl放电完全，而增加第二二极管D2后，电容Cl还可以通过第二二极管D2放电，放电时间小于充电时间，当然，根据设计需求，还可以并联多个二极管。
[0036]结合图2，下面详细阐述本实用新型的工作原理:
[0037]I)、当用户开风扇时，光耦隔离器OC的原边接受到光信号，光耦隔离器OC的副边的三极管的发射极输出电压信号作为启动信号；一方面，MOS管Q3接受到该电压信号并导通，另一方面，第二电阻R2与电容Cl构成的充电支路接受该电压信号并开始充电；
[0038]2)、M0S管Q3导通后，风扇通电，流过采样电阻Rs的启动电流增加，如果启动电流增加到预设电流Is，则第一三极管Ql导通，于是MOS管Q3栅极电位拉低而截止，而MOS管Q3截止又会导致启动电流减小，进而导致第一三极管Ql截止，MOS管Q3又恢复导通，启动电流会又增加到预设电流Is，如此快速反复，进而使得启动电流保持在预设电流Is0此处，理论上MOS管、第一三极管Ql分别在导通和截止两种状态间不断快速切换，实际上，因为MOS管、第一三极管Ql的互为反馈的控制，MOS管、三极管的会自动找到一个平衡点，使得MOS管进入非截止也非导通的放大区，如果MOS管长期处于这种放大区，会烧坏元器件；
[0039]3)、待时间到达预设时间后，电容Cl的充电电压到达Vc，于是第二三极管Q2导通，第一三极管Ql的基极接地而截止，于是限流反馈电路3不再起作用，风扇正常工作；
[0040]4)、当用户关风扇时，光耦隔离器OC不再输出启动信号，MOS管Q3截止，风扇停止工作，同时电容Cl通过第二电阻R2以及第二二极管D2快速放电，使电容Cl的电压快速将为O。
[0041]本实用新型还公开了一种风扇，包括所述的直流风扇驱动电路。
[0042]综上所述，本实用新型中增设了限流反馈电路，电路启动时，限流反馈电路可以在启动电流到达预设电流时与直流开关电路互为反馈控制进而使启动电流维持在预设电流，实现风扇限流启动，降低对电源的冲击，省去开关电源的过设计要求，而且，延时取消限流电路可以在预设时间之后控制限流反馈电路断开，进而撤销对直流开关电路的强行限流控制，保护元器件，使电路恢复正常运行。
[0043]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种直流风扇驱动电路，包括启动电路(I)以及连接所述风扇和直流电源的直流开关电路(2)，其特征在于，所述直流风扇驱动电路还包括:限流反馈电路(3)和延时取消限流电路⑷； 所述启动电路⑴分别连接至所述直流开关电路⑵和延时取消限流电路⑷，所述限流反馈电路(3)分别连接至直流开关电路(2)和延时取消限流电路(4); 所述启动电路(I)用于发送启动信号；所述直流开关电路(2)用于在接收到所述启动信号时导通并输出启动电流；所述限流反馈电路(3)用于实时检测所述启动电流，并在所述启动电流到达预设电流时与所述直流开关电路(2)互为反馈控制进而使所述启动电流维持在预设电流；所述延时取消限流电路(4)用于在接收到所述启动信号的预设时间之后控制所述限流反馈电路(3)断开。2.根据权利要求1所述的直流风扇驱动电路，其特征在于，所述直流开关电路(2)包括N沟道的MOS管(Q3)，所述限流反馈电路(3)包括NPN型的第一三极管(Ql)、采样电阻(Rs)； 所述MOS管(Q3)的栅极连接至所述启动电路⑴和第一三极管(Ql)的集电极，所述MOS管(Q3)的源极通过所述采样电阻(Rs)连接至直流电源的负极，所述MOS管(Q3)的漏极通过所述风扇接至直流电源的正极，所述第一三极管(Ql)的发射极接地，所述第一三极管(Ql)的基极连接至所述MOS管(Q3)的源极。3.根据权利要求2所述的直流风扇驱动电路，其特征在于，所述限流反馈电路(3)还包括第一二极管(Dl)， 所述第一三极管(Ql)的基极连接至所述第一二极管(Dl)的正极，所述第一二极管(Dl)的正极还通过电阻连接至所述MOS管(Q3)的栅极，所述第一二极管(Dl)的负极连接至所述MOS管(Q3)的源极。4.根据权利要求3所述的直流风扇驱动电路，其特征在于，所述限流反馈电路(3)还包括串联在所述第一三极管(Ql)的基极和第一二极管(Dl)的正极之间的第一电阻(Rl)。5.根据权利要求2所述的直流风扇驱动电路，其特征在于，所述延时取消限流电路(4)包括:第二电阻(R2)、电容(Cl)、稳压二极管(Zl)、第二三极管(Q2)， 所述电容(Cl)的第一端通过所述第二电阻(R2)连接至所述启动电路(I)，所述电容(Cl)的第一端还连接至稳压二极管(Zl)的负极，所述电容(Cl)的第二端接地，所述稳压二极管(Zl)的正极连接至所述第二三极管(Q2)的基极，所述第二三极管(Q2)的发射极接地，所述第二三极管(Q2)的集电极连接至所述第一三极管(Ql)的基极。6.根据权利要求5所述的直流风扇驱动电路，其特征在于，所述延时取消限流电路(4)还包括第二二极管(D2)，第二二极管(D2)的正极连接至所述电容(Cl)的第一端，第二二极管(D2)的负极连接至所述启动电路(I)。7.根据权利要求1所述的直流风扇驱动电路，其特征在于，所述启动电路(I)包括光耦隔离器(OC)。8.一种风扇，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的直流风扇驱动电路。
【文档编号】F04D27-00GK204283937SQ201420748449
【发明者】张志全 [申请人]苏州汇川技术有限公司