一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源，包括输入电压、DC?DC变换器、辅助电源、光耦、温度传感器及单片机，所述辅助电源为单片机及光耦供电，所述输入电压分别与辅助电源的输入端及DC?DC变换器的输入端连接，所述DC?DC变换器的输出端与光耦的输入端连接，光耦将DC?DC变换器的输出电压切换成两个交错的方波电压与压电陶瓷风扇连接，所述温度传感器的输出端与单片机的输入端连接，温度传感器的输入端与压电陶瓷风扇的散热对象连接。本实用新型结构简单、稳定性强。
【专利说明】
一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源
技术领域
[0001]本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源。【背景技术】
[0002]在开关电源设计领域，采用风扇实现散热是保证电源正常工作简单有效的方式之一。传统的旋转风扇在实现强散热工作任务时，由于风向定向性不好、风速低，难以胜任。此外传统风扇噪声大，电磁干扰严重，不符合电源静音和环保的发展趋势。
[0003]压电陶瓷风扇由两片压电陶瓷片与一片金属薄片形成夹层结构，压电陶瓷片在外加电场作用下产生逆压电效应，使压电陶瓷片产生伸缩运动，从而引起金属薄片发生弯曲振动。当外加交变电压时，金属薄片将进行周期性弯曲振动，从而由片端向前端输出高速、 平稳的气流。压电陶瓷风扇将传统弯曲叶片的旋转运动，改为直叶片的机械振动，这样能得到定向性好、风速高的气流，冷却效果明显优于传统风扇。此外压电陶瓷风扇具有体积小、 响应快、不发热等优点，逐步成为电源风冷散热的主要方式之一。
[0004]基于压电陶瓷的输出位移与其两端的输入电压呈近似线性关系的原理，压电陶瓷风扇驱动电源主要控制压电陶瓷风扇两端的输入电压和频率来控制叶片的振动幅度。目前主要有两种形式的压电陶瓷风扇驱动电源:一种是基于电压放大原理的直流放大式驱动电源，这种电源输出纹波小，频域范围宽，但输出精度和效率比较低且发热严重。另一种是基于开关驱动电源，这种电源由功放发生器、FFT斩波器、功放、变压器、二极管整流桥组成，如图1所示。这种方法功率损耗小、效率高、体积小，但高频干扰较大、输出纹波较大，而且不能根据散热对象的实际情况来自动调节振动频率。
[0005]基于以上分析，如何实现压电陶瓷风扇的驱动电源满足散热要求，同时又能根据散热对象的温度实现对风扇速度的自适应调节成为压电陶瓷风扇工作性能提升的关键之〇【实用新型内容】
[0006]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源。
[0007]本实用新型采用如下技术方案:
[0008]一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源，包括输入电压、DC-DC变换器、辅助电源、光耦、温度传感器及单片机，所述辅助电源为单片机及光耦供电，所述输入电压分别与辅助电源的输入端及DC-DC变换器的输入端连接，所述DC-DC变换器的输出端与光親的输入端连接，光親将DC-DC变换器的输出电压切换成两个交错的方波电压与压电陶瓷风扇连接，所述温度传感器的输出端与单片机的输入端连接，温度传感器的输入端与压电陶瓷风扇的散热对象连接。
[0009]所述单片机内置PWM调制模块。
[0010]所述光耦具体为四个，每个光耦有四个引脚。
[0011]本实用新型的有益效果:
[0012](1)传统压电陶瓷风扇驱动电源的输出电压为近似正弦的“馒头波”，电压纹波较大，本实用新型的DC-DC变换器的输出电压通过光耦切换后，生成两路交错的方波电压，有效减少电压纹波，因此本实用新型的驱动电压能使压电陶瓷风扇更稳定工作，延长压电陶瓷风扇寿命；
[0013](2)本实用新型中单片机能根据散热对象的表面温度来控制光耦的导通频率，从而控制压电陶瓷风扇的振动频率。表面温度越高，频率越快。从而实现对压电陶瓷风扇的温度自适应调节；
[0014](3)本实用新型能根据输入电压的大小，调整开关管的PWM，使之输出恒定的输出电压，相当于半开环控制；[〇〇15](4)本实用新型具有输入过欠压保护功能和输出过欠压保护功能，一旦出现异常情况就停止工作，能较好地保护电路和压电陶瓷风扇。【附图说明】
[0016]图1是传统的压电陶瓷风扇驱动电源的结构图；[0〇17]图2是本实用新型的结构不意图；
[0018]图3是光耦的结构示意图；
[0019]图4是实施例中的压电陶瓷风扇驱动电源的结构图。【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0021]实施例
[0022] 如图2所示，一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源，包括输入电压、 DC-DC变换器、辅助电源、光耦、温度传感器及单片机，所述输入电压由现有可调直流电源提供，主要给辅助电源及DC-DC变换器供电，所述辅助电源分别与光耦及单片机连接。[〇〇23]所述输入电压分别与辅助电源的输入端及DC-DC变换器的输入端连接，所述DC-DC 变换器的输出端与光耦的输入端连接，光耦将DC-DC变换器的输出电压切换成两个交错的方波电压与压电陶瓷风扇连接，所述温度传感器的输出端与单片机的输入端连接，温度传感器的输入端与压电陶瓷风扇的散热对象连接，所述压电风扇与散热对象连接。
[0024]本实用新型中DC-DC变换器为光耦提供满足电压等级要求的稳定输出直流电压； 辅助电源为单片机和光耦原边提供满足正常工作要求的直流电压;光耦将DC-DC变换器输出电压切换成两个交错的方波电压，作为压电陶瓷风扇驱动信号;温度传感器用于采样散热对象的表面温度，单片机根据所获得的传感器采样温度来控制光耦的导通频率以及DC-DC变换器中控制占空比输出。[〇〇25]所述DC-DC电路包括输入滤波电容、电感二极管和输出电容。其主要是将输入的直流电压变换成压电陶瓷驱动风扇所需直流电压值，所述DC-DC变换器的输出直流电压可调， 从而控制压电陶瓷风扇叶片的摆动幅度的大小，输出电压越高，摆动幅度越大。
[0026]所述光耦具体结构如图3所示，每个光耦有四个引脚，具体第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3及第四引脚4，
[0027]如图4所示，本实施例包含四个光耦，每个光耦有四个引脚，按照从上向下的顺序依次为第一、第二、第三及第四光耦，所有光耦的第一引脚连接电源提供给单片机的供电电压;第一光耦和第二光耦的第二引脚连接单片机的驱动，第三光耦和第四光耦的第二引脚连接单片机的驱动;第一光耦和第三光耦的第三引脚连接DC-DC变换器的输出电压，第二光耦和第四光耦的第三引脚连接参考电位;第一光耦和第四光耦的第四引脚连接压电陶瓷风扇的一边，第二光耦和第三光耦的第四引脚连接压电陶瓷风扇的另一边。
[0028]本发明的工作过程:
[0029]输入电压经过DC-DC变换器，获得压电陶瓷风扇驱动电压并提供给光耦，并通过辅助电源给单片机供电。如当单片机连接光耦的引脚输出低电平时，该光耦开始工作，此时压电陶瓷风扇往一个方向摆动。当单片机连接光耦的引脚输出高电平时，该光耦暂停工作，压电陶瓷风扇往另一个方向摆动。如此往复，就可实现压电陶瓷风扇按照一定的频率振动。
[0030]单片机通过传感器获取散热对象的温度实现对振动频率的调整，当散热对象温度高时，则提高光耦的输出频率，从而使压电陶瓷风扇的振动频率变快，反之则降低光耦的输出频率。并进行输入输出过欠压保护。
[0031]单片机根据输入电压的大小，输出一定占空比的HVM波，通过控制开关管使DC-DC产生一个稳定的输出电压，再通过光耦切换成两路交错的矩形波给压电陶瓷风扇供电。此外，单片机还采样输入电压和输出电压，以输出一定的占空比和对电源进行保护。
[0032]本实用新型结构简单、稳定性强，所设计的驱动电源能根据获得散热对象的温度来控制压电陶瓷风扇振动频率，同时能通过控制输出电压的大小来控制风扇振动强度，从而实现对压电陶瓷风扇风量的动态调节。
[0033]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种实现温度自适应调节的压电陶瓷风扇驱动电源，其特征在于，包括输入电压、 DC-DC变换器、辅助电源、光耦、温度传感器及单片机，所述辅助电源为单片机及光耦供电， 所述输入电压分别与辅助电源的输入端及DC-DC变换器的输入端连接，所述DC-DC变换器的 输出端与光親的输入端连接，光親将DC-DC变换器的输出电压切换成两个交错的方波电压 与压电风扇连接，所述温度传感器的输出端与单片机的输入端连接，温度传感器的输入端 与压电风扇的散热对象连接。2.根据权利要求1所述的压电陶瓷风扇驱动电源，其特征在于，所述单片机内置PWM调 制丰吴块。3.根据权利要求1所述的压电陶瓷风扇驱动电源，其特征在于，所述光耦具体为四个， 每个光耦有四个引脚。
【文档编号】H05K7/20GK205622491SQ201620351993
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】冯颖, 郑佳泰, 苏比哈什·如凯迦, 陈新开
【申请人】华南理工大学