一种UPS用直流散热风扇的调速电路的制作方法

本实用新型涉及电源电路应用领域及电气设备的散热技术，尤其涉及一种UPS用直流散热风扇的调速电路。

背景技术：

直流风扇在风冷散热器中的职责为:凭借自身的导流作用,令空气以一定的速度、一定的方式通过散热片,利用空气与散热片之间的热交换带走其上堆积的热量,从而实现“强制对流”的散热方式。

风扇转速越快，散热效果越好。UPS系统在不同负载情况下，其开关管的温度也会不同，为了延长散热风扇的我使用寿命同时避免负载小时候不必要的能量损耗，需要使用风扇调速电路来降低风扇转速；当系统带载较大时，需要加大风扇转速来提高散热能力，从而提高风冷效果。

目前，直流风扇大多都没有调速，这会导致风扇长时间运行的寿命问题以及噪音问题，或者使用三极管搭建的线性电源调压电路来对风扇进行调速，电路简单，但是功耗很大，由于一部分功耗需要消耗在三极管上，严重影响了三极管的使用寿命，不利于机器的长时间运行，现有的技术往往通过温度反馈进行风扇速度控制，响应较缓慢，对于部分电器运行不利，可见，现有技术仍然存在或多或少的不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种UPS用直流散热风扇的调速电路，通过脉宽调制（PWM）方式，改变BUCK电路的输出电压来对风扇进行调速，为了保证在UPS正常运行时，系统可以根据机器带负载情况来控制散热风扇的转速，从而提高散热能力，降低开关管温度；本实用新型提供一种基于BUCK的风扇调速电路，该电路可以通过改变占空比，调节输出电压，从而实时控制四只并联的散热风扇旋转速度，以改变风冷控制能力。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种UPS用直流散热风扇的调速电路，其特征在于包括风扇，与所述风扇串联的BUCK降压电路，用于驱动所述BUCK降压电路的开关管驱动电路；

所述开关管驱动电路包括DSP输出占空比信号连接至电阻R1，电阻R1的另一端与电阻R2连接为一点并与三极管Q1的基极（b1）相连接，R2的另一端连接至LGND，三极管Q1的发射极（e1）与LGND相连, 电阻R3～R6与+12V及LGND组成分压电路，Q1的集电极（c1）与R5、R3的公共端相连接，电阻R5的另一端与R6连接为一点并连接至12V，R3、R4的公共端相连接为一点并与MOSFET管Q2的栅极（g2）连接，R4的另一端与MOSFET管Q2的源极（s2）连接为一点并与LGND相连接，三极管（Q3）、三极管（Q4）的基极连接为一点并与电阻R6的另一端相连接，NPN三极管（Q3）的集电极（c3）连接至+12V，NPN三极管（Q3）的发射极（e3）和PNP三极管（Q4）的集电极（c4）连接为一点并与电阻R7连接，电阻R7的另一端与N沟道增强型MOSFET的栅极（g5）相连接；PNP三极管（Q4）的集电极（e4）与供电电源的地相连接；

所述BUCK降压电路，由所述N沟道MOSFET管Q5的栅极与电阻R8的一端连接至一点并与所述的驱动电路输出驱动信号相连接，MOSFET管（Q5）的源集（S5）与续流二极管（Q6）的阴极连接为一点并与电感L1相连接，L1的另一端与无极性电容C1的一端连接为一点并与电解电容C2的正极连接，电解电容C2的负极与无极性电容C1的的另一端连接为一点并与LGND相连，二极管（Q6）的阳极与LGND相连。

本实用新型与现有技术相比其优越性在于：系统根据散热器温度来控制风扇的转速，实现对功率模块温度的控制，更加快速智能化，使风扇没必要时刻工作在全速运行模式下，不仅增加了风扇的寿命，降低了噪音，而且从调速电路自身看，其主电路简单，需要的功率器件少，调速范围宽，响应速度快，适合负载变化较大的UPS，开关频率高，谐波少，对电路影响较小，非常实用。

附图说明

图1为本实用新型的风扇调速系统框图；

图2是本实用新型的开关管驱动电路；

图3是本实用新型的BUCK降压电路。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

图1所示为本实施例提供的风扇调速系统框图，中央处理器从输出检测单元读出机器带负载情况，根据不同的负载输出不同的占空比给驱动电路，驱动电路输出具有驱动能力的占空比信号给调压电路，调压电路最终输出相应的直流输出电压，直流风扇的速度随着电源电压的变化而变化，最终影响到功率部分散热器的温度变化，整个调速系统完全根据机器负载情况控制风扇，克服了温度控制本身存在的响应速度慢的弊端。

如图2、3所示，本实施例的一种UPS用直流散热风扇的调速电路，其特征在于包括风扇，与所述风扇串联的BUCK降压电路，用于驱动所述BUCK降压电路的开关管驱动电路；

所述开关管驱动电路包括DSP输出占空比信号连接至电阻R1，电阻R1的另一端与电阻R2连接为一点并与三极管Q1的基极（b1）相连接，R2的另一端连接至LGND，三极管Q1的发射极（e1）与LGND相连, 电阻R3～R6与+12V及LGND组成分压电路，Q1的集电极（c1）与R5、R3的公共端相连接，电阻R5的另一端与R6连接为一点并连接至12V，R3、R4的公共端相连接为一点并与MOSFET管Q2的栅极（g2）连接，R4的另一端与MOSFET管Q2的源极（s2）连接为一点并与LGND相连接，三极管（Q3）、三极管（Q4）的基极连接为一点并与电阻R6的另一端相连接，NPN三极管（Q3）的集电极（c3）连接至+12V，NPN三极管（Q3）的发射极（e3）和PNP三极管（Q4）的集电极（c4）连接为一点并与电阻R7连接，电阻R7的另一端与N沟道增强型MOSFET的栅极（g5）相连接；PNP三极管（Q4）的集电极（e4）与供电电源的地相连接；本实施例的开关管驱动电路的结构在MOSFET开通瞬间NPN三极管工作于饱和区，既提高了带载能力，又降低了NPN三极管的损耗，当MOSFET关断时瞬间PNP三极管工作于饱和区，降低了PNP三极管的损耗。

所述BUCK降压电路，由所述N沟道MOSFET管Q5的栅极与电阻R8的一端连接至一点并与所述的驱动电路输出驱动信号相连接，MOSFET管（Q5）的源集（S5）与续流二极管（Q6）的阴极连接为一点并与电感L1相连接，L1的另一端与无极性电容C1的一端连接为一点并与电解电容C2的正极连接，电解电容C2的负极与无极性电容C1的的另一端连接为一点并与LGND相连，二极管（Q6）的阳极与LGND相连；所述BUCK降压电路的输出接四个并联的散热风扇，输出电压端接风扇的正输入，LGND接风扇的公共地。

本实施例，实时控制四只并联的直流散热风扇，规格为Vmax=15V，Imax=0.5mA，四个风扇并联运行，使用了12V的直流电源作为BUCK电路输入，全速旋转时电路总输出功率为24W，所述的开关管驱动电路，在MOSFET的开通瞬间，NPN三极管工作于饱和区，降低了NPN三极管的导通损耗，同理当MOSFET关断瞬间PNP三极管也工作于饱和区，降低了PNP三极管的损耗，同时，所述的推挽电路与传统的方案相比可以显著提高MOSFET的开通和关断速度，最直接的效果是改变输出电压，使得散热风扇能够快速响应。

本实施例的风扇调速电路的驱动信号来自UPS系统的控制芯片DSP，其温度检测信号来自功率模块散热器上的温度传感器，DSP根据不同的温度范围输出不同的占空比，最终控制风扇的转速。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。