一种调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路的制作方法

本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路。

背景技术：

现有汽车空调系统风机采用调速模块进行风机调速。调速模块一般采用脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)信号进行开环控制。

现有调速模块控制电路的电路图参见图1，其中，Q为调速模块，控制负载风机。控制电路输出脉冲宽度调制PWM信号，控制三极管U的通断，进而控制调速模块的开关。控制电路通过调节脉冲宽度调制PWM信号的占空比，来控制风机两端的电压，进而达到控制风机风速的目的。该现有技术的电路通过脉冲宽度调制PWM的占空比调节控制风机转速，当电源电压变化时，风机风速也会随着变化，出现风速不稳定的现象。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路，用以实现对调速模块进行脉冲宽度调制PWM控制，使风速在电压变化时仍稳定。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路，包括：

负载，所述负载的第一端连接至电源VBAT，第二端通过调速电路接地；

控制电路，所述控制电路输出脉冲宽度调制PWM信号；

与所述控制电路输出端连接的低通滤波电路，用于将所述脉冲宽度调制PWM信号转换为直流信号并输出；

差分放大电路，所述差分放大电路的同相输入端连接至电源VBAT，所述差分放大电路的反相输入端连接至负载的第二端，所述差分放大电路对负载两端电压进行采样放大，并输出放大信号；

比较电路，所述比较电路的同相输入端接所述低通滤波电路输出的直流信号，所述比较电路的反相输入端接所述差分放大电路输出的放大信号；所述比较电路将所述放大信号与所述直流信号进行比较，输出差值信号；

振荡器，所述振荡器的电压控制端接所述比较电路输出的差值信号，用于根据所述差值信号调整所述振荡器的输出端输出的PWM信号的占空比；

调速电路，所述调速电路的输入端与所述振荡器的输出端连接，所述调速电路的输出端与负载的第二端连接。

进一步的，所述低通滤波电路包括：第七电阻和第一电容，其中，所述第七电阻的第一端连接至所述控制电路的输出端，第二端分别与所述比较电路的同相输入端和第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

进一步的，所述差分放大电路的同相输入端经由第二电阻连接至电源VBAT。

进一步的，所述差分放大电路包括：第一电阻、第三电阻、第四电阻和第一放大器，其中，所述第二电阻的第一端与所述电源VBAT连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第一放大器的同相输入端和第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第一端还与所述第一放大器的同相输入端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第一电阻的第一端分别与所述第一放大器的反相输入端和第四电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述负载连接，所述第四电阻的第一端还与所述第一放大器的反相输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一放大器的输出端连接，所述第一放大器还包括第一端和第二端，所述第一放大器的第一端与所述电源VBAT连接，所述第一放大器的第二端接地。

进一步的，所述比较电路的反相输入端经由第五电阻接所述差分放大电路输出的放大信号。

进一步的，所述比较电路包括：第六电阻和第二放大器，其中，所述第五电阻的第一端与所述差分放大电路的输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述第二放大器的反相输入端连接，所述第二放大器的同相输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，所述第二放大器还包括第一端和第二端，所述第一端与所述电源VBAT连接，所述第二端接地，所述第六电阻的第一端与所述第二放大器的输出端连接，所述第六电阻的第二端与所述振荡器的电压控制端连接。

进一步的，还包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容和第三电容，其中，所述振荡器的第四引脚和第八引脚分别与所述电源VBAT和第七电阻的第一端连接，所述振荡器的第七引脚分别与所述第七电阻的第二端和第八电阻的第一端连接，所述第七电阻的第一端还与所述电源VBAT连接，所述第七电阻的第二端还与所述第八电阻的第一端连接，所述振荡器的第六引脚分别和第八电阻的第二端、比较电路的输出端和第二电容的第一端连接，所述振荡器的第二引脚分别和第八电阻的第二端、比较电路的输出端和第二电容的第一端连接，所述第二电容的第一端与所述第八电阻的第二端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第三电容的第二端和所述振荡器的第一引脚连接，所述第二电容的第二端接地，所述第三电容的第一端与所述振荡器的第五引脚连接，所述第三电容的第二端还与所述振荡器的第一引脚连接，所述第三电容的第二端接地，所述第九电阻的第一端与所述振荡器的第三引脚连接，所述第九电阻的第二端与所述调速电路的输入端连接。

进一步的，所述调速电路包括：调速模块、第十电阻和第四电容，其中，所述调速模块的第一端与所述振荡器连接，所述调速模块的第二端分别与所述负载的第二端和第十电阻的第一端连接，所述调速模块的第三端接地，所述第十电阻的第一端还与所述负载的第二端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述差分放大电路的反相输入端和第四电容的第一端连接，所述第四电容的第一端还与所述差分放大电路的反相输入端连接，所述第四电容的第二端接地。

进一步的，所述第五电阻和第六电阻均为限流电阻。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路，至少具有以下有益效果：本发明实施例的调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路采用闭环对调速模块进行脉冲宽度调制PWM控制，使风机两端电压在电源电压变化时仍稳定，从而稳定控制风速。

附图说明

图1为现有技术中调速模块控制电路的电路图；

图2为本发明实施例的调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

参见图2，本发明实施例提供了一种调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路，包括：

负载，所述负载的第一端连接至电源VBAT，第二端通过调速电路接地；

控制电路，所述控制电路输出脉冲宽度调制PWM信号；

与所述控制电路输出端连接的低通滤波电路，用于将所述脉冲宽度调制PWM信号转换为直流信号并输出；

差分放大电路，所述差分放大电路的同相输入端连接至电源VBAT，所述差分放大电路的反相输入端连接至负载的第二端，所述差分放大电路对负载两端电压进行采样放大，并输出放大信号；

比较电路，所述比较电路的同相输入端接所述低通滤波电路输出的直流信号，所述比较电路的反相输入端接所述差分放大电路输出的放大信号；所述比较电路将所述放大信号与所述直流信号进行比较，输出差值信号；

振荡器U1，所述振荡器U1的电压控制端接所述比较电路输出的差值信号，用于根据所述差值信号调整所述振荡器U1的输出端输出的PWM信号的占空比；

调速电路，所述调速电路的输入端与所述振荡器U1的输出端连接，所述调速电路的输出端与负载的第二端连接。

所述低通滤波电路包括：第七电阻R7和第一电容C1，其中，所述第七电阻R7的第一端连接至所述控制电路的输出端，第二端分别与所述比较电路的同相输入端和第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端接地。

所述差分放大电路的同相输入端经由第二电阻R2连接至电源VBAT。

所述差分放大电路包括：第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4和第一放大器A1，其中，所述第二电阻R2的第一端与所述电源VBAT连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述第一放大器A1的同相输入端和第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第一端还与所述第一放大器A1的同相输入端连接，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第一电阻R1的第一端分别与所述第一放大器A1的反相输入端和第四电阻R4的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述负载连接，所述第四电阻R4的第一端还与所述第一放大器A1的反相输入端连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第一放大器A1的输出端连接，所述第一放大器A1还包括第一端和第二端，所述第一放大器A1的第一端与所述电源VBAT连接，所述第一放大器A1的第二端接地。

所述比较电路的反相输入端经由第五电阻R5接所述差分放大电路输出的放大信号。

所述比较电路包括：第六电阻R6和第二放大器A2，其中，所述第五电阻R5的第一端与所述差分放大电路的输出端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第二放大器A2的反相输入端连接，所述第二放大器A2的同相输入端与所述低通滤波电路的输出端连接，所述第二放大器A2还包括第一端和第二端，所述第一端与所述电源VBAT连接，所述第二端接地，所述第六电阻R6的第一端与所述第二放大器A2的输出端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述振荡器U1的电压控制端连接。

所述调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路还包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二电容C2和第三电容C3，其中，所述振荡器U1的第四引脚(即图中的引脚4)和第八引脚(即图中的引脚8)分别与所述电源VBAT和第七电阻R7的第一端连接，所述振荡器U1的第七引脚(即图中的引脚7)分别与所述第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第一端连接，所述第七电阻R7的第一端还与所述电源VBAT连接，所述第七电阻R7的第二端还与所述第八电阻R8的第一端连接，所述振荡器U1的第六引脚(即图中的引脚6)分别和第八电阻R8的第二端、比较电路的输出端和第二电容C2的第一端连接，所述振荡器U1的第二引脚(即图中的引脚2)分别和第八电阻R8的第二端、比较电路的输出端和第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第一端与所述第八电阻R8的第二端连接，所述第二电容C2的第二端分别与所述第三电容C3的第二端和所述振荡器U1的第一引脚(即图中的引脚1)连接，所述第二电容C2的第二端接地，所述第三电容C3的第一端与所述振荡器U1的第五引脚(即图中的引脚5)连接，所述第三电容C3的第二端还与所述振荡器U1的第一引脚(即图中的引脚1)连接，所述第三电容C3的第二端接地，所述第九电阻R9的第一端与所述振荡器U1的第三引脚(即图中的引脚3)连接，所述第九电阻R9的第二端与所述调速电路的输入端连接。

所述调速电路包括：调速模块Q1、第十电阻R10和第四电容C4，其中，所述调速模块Q1的第一端与所述振荡器U1连接，所述调速模块Q1的第二端分别与所述负载的第二端和第十电阻R10的第一端连接，所述调速模块Q1的第三端接地，所述第十电阻R10的第一端还与所述负载的第二端连接，所述第十电阻R10的第二端分别与所述差分放大电路的反相输入端和第四电容C4的第一端连接，所述第四电容C4的第一端还与所述差分放大电路的反相输入端连接，所述第四电容C4的第二端接地。

所述第五电阻R5和第六电阻R6均为限流电阻。

如图2所示，本发明实施例可以采用两个运算放大器：第一放大器A1、第二放大器A2及振荡器U1作为主要控制单元。Q1为调速模块，控制负载，本发明一个实施中负载为风机，下述均以风机作为对象描述，通过调节调速模块Q1，进而控制风机两端电压，控制风机转速。

控制电路输出脉冲宽度调制PWM信号，第七电阻R7、第一电容C1组成低通滤波电路，将脉冲宽度调制PWM信号转换成直流信号。通过改变脉冲宽度调制PWM占空比就可以输出不同的直流电平，此直流电平亦将作为下述对比电路中的基准电压信号。

第一放大器A1的同相输入端接电源电压，反相输入端通过第一电阻R1接风机，第一放大器A1、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4形成差分放大电路，对风机两端电压进行采样放大。放大后的信号进入由第二放大器A2组成的比较电路，与控制电路形成的基准电压信号，即上述直流信号进行比较。第五电阻R5为限流电阻。经过第二放大器A2比较后输出差值信号，通过为限流电阻的第六电阻R6输出控制振荡器U1的电压控制端，改变振荡器U1输出端第三引脚(即图中的引脚3)的脉冲宽度调制PWM信号的占空比。

其中，振荡器U1可以为集成式555振荡器，本发明实施例可以采用其典型电路接法，只是在其输入端第六引脚(即图中的引脚6)、第二引脚(即图中的引脚2)接入控制电压，改变控制电压就可以改变输出信号的占空比。

当负载风机两端电压过高时，第一放大器A1输出电压变高，则第二放大器A2输出变低，振荡器U1输出占空比变低，风机两端电压变低；当负载风机两端电压过低时，第一放大器A1输出电压变低，则第二放大器A2输出变高，振荡器U1输出占空比变高，风机两端电压变高。从而达到自动控制风机两端电压的目的，使风机两端电压稳定，从而控制风机风速稳定。

综上，本发明实施例的调速模块脉冲宽度调制闭环控制电路采用闭环对调速模块进行脉冲宽度调制PWM控制，使风机两端电压在电源电压变化时仍稳定，从而稳定控制风速。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。