專利名稱：直流風(fēng)扇啟動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流風(fēng)扇啟動電路，特別是涉及一種使風(fēng)扇啟動電流小且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的線性直流風(fēng)扇啟動電路。
背景技術(shù)：
隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是中央處理器(CPU，Center ProcessorUnit)頻率的不斷提高，相應(yīng)地其工作時所產(chǎn)生的熱量也不斷增多，為了及時將熱量充分散發(fā)出去，一般會在中央處理器上增加風(fēng)扇散熱裝置。但是，如果風(fēng)扇不能正常運轉(zhuǎn)或停止運轉(zhuǎn)，會使中央處理器產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去，積累到一定的程度時則會損毀中央處理器。所以風(fēng)扇能否正常運轉(zhuǎn)關(guān)系到計算機系統(tǒng)能否正常工作，而風(fēng)扇驅(qū)動電路則是用于驅(qū)動風(fēng)扇正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的，所以風(fēng)扇驅(qū)動電路設(shè)計的質(zhì)量好壞直接影響到風(fēng)扇乃至計算機系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定工作。
請參考圖1，其為業(yè)界一般使用的風(fēng)扇驅(qū)動電路。圖1中，來自控制芯片的PWM信號直接驅(qū)動控制晶體管Q70、Q100，而晶體管Q70、Q100直接驅(qū)動直流風(fēng)扇，在該驅(qū)動電路中還采用大容量電解電容C63對供電進行濾波。在該驅(qū)動電路啟動時，啟動瞬間產(chǎn)生很大的啟動電流，如圖2所示，這會對晶體管Q70、Q100造成很大的沖擊，如流過該等晶體管的電流過大則可能會燒毀該等晶體管，使電路失效；此外，該驅(qū)動電路雖然采用大容量電解電容C63對供電進行濾波，但仍然存在客觀的紋波電壓，使風(fēng)扇不能轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，造成噪聲比較大。
請參考圖3，其為2004年8月21日公告的中國臺灣專利092215559號中揭示的一種直流無刷風(fēng)扇馬達啟動電壓控制電路，包括一比較器1、一分壓電路2及一開關(guān)電路3，其中，該比較器1用以將電源電壓與一配合風(fēng)扇驅(qū)動電壓規(guī)格而設(shè)置的參考電壓進行比較，開關(guān)電路3設(shè)于比較器1的輸出端，用以控制驅(qū)動電路4及風(fēng)扇馬達6是否接通電源電路。其中，該開關(guān)電路3是由晶體管Q1、Q2構(gòu)成的。該技術(shù)方案雖然采用分壓電路2與比較器1來控制晶體管Q1、Q2的開關(guān)從而實現(xiàn)控制驅(qū)動電路4及風(fēng)扇6是否接通電源電路而達到啟動風(fēng)扇6的目的，但由于該等晶體管是由電源直接控制，當流經(jīng)該等晶體管的啟動電流過大時同樣存在上述的技術(shù)問題。
所以，如何設(shè)計一個具有啟動電流小，能使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動平穩(wěn)且噪聲小的驅(qū)動電路已經(jīng)成為人們研究的課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種使風(fēng)扇啟動電流小且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的線性直流風(fēng)扇啟動電路。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供一種直流風(fēng)扇啟動電路，包括一分壓裝置、一運算放大器與一用于控制直流風(fēng)扇啟動的開關(guān)裝置，所述分壓裝置的輸出端連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關(guān)裝置連接至所述運算放大器的輸出端，所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬控制信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，及一可自動調(diào)節(jié)通過開關(guān)裝置電流的反饋裝置，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接至所述分壓裝置的輸入端，所述開關(guān)裝置的一輸出信號經(jīng)所述反饋裝置輸入到所述運算放大器的另一輸入端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供一種直流風(fēng)扇啟動電路，包括一分壓裝置、一運算放大器與一用于控制直流風(fēng)扇啟動的開關(guān)裝置，所述分壓裝置的輸出端連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關(guān)裝置連接至所述運算放大器的輸出端，所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬控制信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，及防止上電瞬間輸入過大電流的緩沖裝置，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接至所述分壓裝置的輸入端，所述緩沖裝置設(shè)于分壓裝置與運算放大器之間。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置將來自于控制芯片的PWM數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成平滑的模擬信號，變驅(qū)動為純直流線性驅(qū)動，使風(fēng)扇工作電壓達到零紋波，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，噪聲小，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與PWM控制信號成正比，避免風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過低甚至停止運轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生；在運算放大器的輸入端接入緩沖裝置，使得電路的啟動電流很小，避免上電瞬間輸入的大電流對運算放大器與開關(guān)裝置造成大的沖擊，保護運算放大器與開關(guān)裝置，增加電路的可靠度；在運算放大器與開關(guān)裝置之間接入反饋裝置，使得流經(jīng)開關(guān)裝置的電流過大時經(jīng)由該反饋裝置后形成電流反饋促使流經(jīng)開關(guān)裝置的電流減小，使流經(jīng)開關(guān)裝置的電流保持恒定電流狀態(tài)，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)直流風(fēng)扇啟動電路的電路圖。
圖2是圖1直流風(fēng)扇啟動電路中的晶體管啟動電流的動態(tài)圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)另一直流風(fēng)扇啟動電路的電路圖。
圖4是本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路的系統(tǒng)框圖。
圖5是本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路的第一實施例的電路圖。
圖6是本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路中的晶體管啟動電流的動態(tài)圖。
圖7是本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路的第二實施例的電路圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖及具休實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
請參考圖4，其為本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路的系統(tǒng)框圖。該PWM數(shù)字控制信號來源于Super I/O芯片(圖未示)，其為固定頻率的PWM數(shù)字控制信號，一般情況下，PWM數(shù)字控制信號的占空比會隨所感應(yīng)的溫度變化而變化，溫度越高，占空比越大，風(fēng)扇速度越快。該直流風(fēng)扇啟動電路100包括依次串聯(lián)的用于將PWM數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為平滑模擬控制信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置10、分壓裝置20、防止上電瞬間輸入過大電流的緩沖裝置30、運算放大器40、開關(guān)裝置50，其中，該模擬控制信號經(jīng)分壓裝置20、緩沖裝置30輸入至運算放大器40的一輸入端，該開關(guān)裝置50連接至該運算放大器40的輸出端，通過運算放大器40驅(qū)動開關(guān)裝置50來控制通過直流風(fēng)扇的電流，其中，該直流風(fēng)扇啟動電路100還包括一可自動調(diào)節(jié)通過開關(guān)裝置50電流的反饋裝置60，所述開關(guān)裝置50的一輸出信號經(jīng)所述反饋裝置60輸入到所述運算放大器40的另一輸入端。
請一并參考圖5，其為本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路的第一實施例的電路圖。在圖5顯示的直流風(fēng)扇啟動電路100中，數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置10包括一由電阻R1與電容C1串聯(lián)組成的積分電路，其中，電阻R1的一輸入端接收控制芯片的PWM數(shù)字控制信號，電容C1的另一端接地；分壓裝置20由電阻R2與電阻R3串聯(lián)而成，可根據(jù)風(fēng)扇80的不同規(guī)格通過調(diào)整電阻R2與電阻R3的阻值來選擇合適的分壓，其中，電阻R2、R3的串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器40的同向輸入端，電阻R2的另一端連接至上述積分電路的電阻R1與電容C1的串聯(lián)節(jié)點，電阻R3的另一端接地。緩沖裝置30包括一電容C2，其一端連接至運算放大器40的同向輸入端，另一端接地。開關(guān)裝置50包括一雙極型晶體管Q6，晶體管Q6的基極經(jīng)一電阻R4連接至運算放大器40的輸出端，集電極輸出驅(qū)動直流風(fēng)扇80，發(fā)射極經(jīng)由一電阻R6接地。所述反饋裝置60包括一反饋電阻R5，該反饋電阻R5在該直流風(fēng)扇啟動電路100中構(gòu)成電流并聯(lián)負反饋，該晶體管Q6的發(fā)射極輸出信號經(jīng)該反饋電阻R5輸入到運算放大器40的反向輸入端。
請一并參考圖6，其為直流風(fēng)扇啟動電路中的晶體管啟動電流的動態(tài)圖。由于在計算機系統(tǒng)中，一般是采用數(shù)字信號來進行控制。本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路100的PWM數(shù)字控制信號來自于Super I/O芯片，為固定頻率的數(shù)字控制信號。該直流風(fēng)扇啟動電路100啟動時，該PWM數(shù)字控制信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置10的積分電路轉(zhuǎn)換后變成平滑連續(xù)的模擬控制信號。該模擬控制信號經(jīng)分壓裝置20后輸入到運算放大器40的同向輸入端中，由于該運算放大器40的同向輸入端同時連接有包括電容C2的緩沖裝置30，在上電瞬間，電容C2開始充電，并使運算放大器40的同向輸入端的電壓從零開始上升，在同向輸入端電壓上升到反向輸入端電壓之前，運算放大器40的輸出電壓很低，晶體管Q6通過的電流很小，晶體管Q6截止，從而在上電時達到保護晶體管Q6的作用。隨著電容C2充電的不斷增加，運算放大器40的同向輸入端的電壓逐漸超過反向輸入端的電壓，晶體管Q6開始導(dǎo)通，從而驅(qū)動直流風(fēng)扇80轉(zhuǎn)動。隨著運算放大器40的輸出電壓逐漸變大，晶體管Q6的基極的電流也逐漸增加，相應(yīng)地集電極的電流也增加，使得直流風(fēng)扇80的電流增加，由于反饋裝置60的存在，當晶體管Q6的集電極的電流增加時，相應(yīng)地使運算放大器40的反向輸入端的電壓升高，導(dǎo)致使運算放大器40的同向輸入端的電壓降低，使運算放大器40的輸出電壓降低，結(jié)果通過晶體管Q6基極的電流也隨之減小，晶體管Q6的集電極的電流也隨之減小，亦即流經(jīng)直流風(fēng)扇80的電流減少。最終結(jié)果是流經(jīng)直流風(fēng)扇80的電流保持恒定，使直流風(fēng)扇80運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。在本實施例中，晶體管Q6從截止到導(dǎo)通的延遲時間大約為2ms。
在直流風(fēng)扇啟動電路100的工作過程中，當幅值為Vamp、占空比為D的PWM數(shù)字控制信號施加于數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置10時，電容C1上的電壓Vc1為Vc1＝Vamp*D (1)該電壓Vc1施加于運算放大器40時，運算放大器40的同向輸入端的電壓V+為V+=Vcl*R3R2+R3=Vamp*D*R3R2+R3=V----(2)]]>那么，流經(jīng)直流風(fēng)扇80電流I為I=V-R6=Vamp*D*R3(R2+R3)*R6=Vamp*R3(R2+R3)*R6*D=M*D---(3)]]>其中，常數(shù)M=Vamp*R3(R2+R3)*R6.]]>因此，由式(3)可以看出，直流風(fēng)扇80的電流I是與PWM數(shù)字控制信號的占空比D成線性關(guān)系，也即直流風(fēng)扇80的轉(zhuǎn)速與PWM數(shù)字控制信號是成正比。
因此，本發(fā)明的直流風(fēng)扇啟動電路100是線性驅(qū)動，在PWM數(shù)字控制信號占空比0到100％的范圍內(nèi)，風(fēng)扇電壓是均勻變化。
請參考圖7，其為本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路的第二實施例，其與第一實施例的不同點在于開關(guān)裝置70包括MOS晶體管Q8，其它部分結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)相同。另外，該第二實施例直流風(fēng)扇啟動電路200的工作原理與第一實施例的直流風(fēng)扇啟動電路100工作原理相同，在此不再敘述。
權(quán)利要求
1.一種直流風(fēng)扇啟動電路，包括一分壓裝置、一運算放大器與一用于控制直流風(fēng)扇啟動的開關(guān)裝置，所述分壓裝置的輸出端連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關(guān)裝置連接至所述運算放大器的輸出端，其特征在于所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬控制信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，及一可自動調(diào)節(jié)通過開關(guān)裝置電流的反饋裝置，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接至所述分壓裝置的輸入端，所述開關(guān)裝置的一輸出信號經(jīng)所述反饋裝置輸入到所述運算放大器的另一輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置包括一由電阻R1與電容C1串聯(lián)組成的積分電路，其中，電阻R1一輸入端接收控制芯片的數(shù)字控制信號，電容C1的另一端接地。
3.如權(quán)利要求1所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一防止上電瞬間輸入過大電流的緩沖裝置，所述緩沖裝置設(shè)于分壓裝置與運算放大器之間。
4.如權(quán)利要求3所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述緩沖裝置包括一電容C2，其一端連接至所述運算放大器的一輸入端，另一端接地。
5.如權(quán)利要求1所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述開關(guān)裝置包括一晶體管Q6，所述晶體管Q6的基極經(jīng)一電阻連接至所述運算放大器的輸出端，集電極連接至所述直流風(fēng)扇，發(fā)射極經(jīng)一電阻接地。
6.如權(quán)利要求5所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述反饋裝置包括一反饋電阻R5，所述晶體管Q6的發(fā)射極輸出信號經(jīng)反饋電阻R5輸入到運算放大器的另一輸入端。
7.如權(quán)利要求5或6所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述晶體管是雙極型晶體管或MOS晶體管。
8.如權(quán)利要求1所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述分壓裝置由電阻R2與電阻R3串聯(lián)而成，其串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器的一輸入端，電阻R2連接至電阻R1與電容C1的串聯(lián)節(jié)點，電阻R3的另一端接地。
9.一種直流風(fēng)扇啟動電路，包括一分壓裝置、一運算放大器與一用于控制直流風(fēng)扇啟動的開關(guān)裝置，所述分壓裝置的輸出端連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關(guān)裝置連接至所述運算放大器的輸出端，其特征在于所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬控制信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，及防止上電瞬間輸入過大電流的緩沖裝置，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接至所述分壓裝置的輸入端，所述緩沖裝置設(shè)于分壓裝置與運算放大器之間。
10.如權(quán)利要求9所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置包括一由電阻R1與電容C1串聯(lián)組成的積分電路，其中，電阻R1一輸入端接收控制芯片的數(shù)字控制信號，電容C1的另一端接地。
11.如權(quán)利要求9所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述緩沖裝置包括一電容C2，其一端連接至所述運算放大器的輸入端，另一端接地。
12.如權(quán)利要求9所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述開關(guān)裝置包括一晶體管Q6，所述晶體管Q6的基極經(jīng)一電阻連接至所述運算放大器的輸出端，集電極連接至所述直流風(fēng)扇，發(fā)射極經(jīng)一電阻接地。
13.如權(quán)利要求12所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一可自動調(diào)節(jié)通過晶體管Q6電流的反饋裝置，所述晶體管Q6的發(fā)射極輸出信號經(jīng)反饋裝置輸入到運算放大器的另一輸入端。
14.如權(quán)利要求13所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述反饋裝置包括一反饋電阻R5，所述晶體管Q6的發(fā)射極輸出信號經(jīng)反饋電阻R5連接至運算放大器的另一輸入端。
15.如權(quán)利要求12至14之一所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述晶體管是雙極型晶體管或MOS晶體管。
16.如權(quán)利要求9所述的直流風(fēng)扇啟動電路，其特征在于所述分壓裝置由電阻R2與電阻R3串聯(lián)而成，其串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器的一輸入端，電阻R2連接至電阻R1與電容C1的串聯(lián)節(jié)點，電阻R3的另一端接地。
全文摘要
一種直流風(fēng)扇啟動電路，包括一分壓裝置、一運算放大器與一用于控制直流風(fēng)扇啟動的開關(guān)裝置，所述分壓裝置的輸出端連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關(guān)裝置連接至所述運算放大器的輸出端，所述直流風(fēng)扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬控制信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，及一可自動調(diào)節(jié)通過開關(guān)裝置電流的反饋裝置，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接至所述分壓裝置的輸入端，所述開關(guān)裝置的一輸出信號經(jīng)所述反饋裝置輸入到所述運算放大器的另一輸入端。本發(fā)明直流風(fēng)扇啟動電路具有啟動電流小，風(fēng)扇電壓零紋波，線性驅(qū)動的優(yōu)點。
文檔編號F04D27/00GK1758525SQ20041005183
公開日2006年4月12日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者楊興軍, 何鳳龍, 游永興 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司