專利名稱：直流無刷風扇馬達的電源轉換電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特別有關于電源轉換電路將交流電源轉換為直流電源供應直流無刷風扇馬達的驅動電路。
至于傳統(tǒng)直流無刷風扇馬達則由于具有簡單的定子架構，適用于縮小體積的小型化風扇，不但相對具有提高風量的改良設計空間，且能降低制造成本。
參見

圖1，為習用雙相直流無刷風扇馬達的驅動電路的電路圖。雙相直流無刷風扇馬達的驅動電路包含第一線圈繞組L1、第二線圈繞組L2、第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、五個電阻R1、R2、R3、R4、R5、一霍爾元件IC1、一驅動元件IC2及一電容C1。由該霍爾元件IC1偵測轉子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓經驅動元件放大，由輸出端01及02產生交替變化的方波信號，輸出至第一晶體管Q1及第二晶體管Q2，藉該第一晶體管Q1及第二晶體管Q2產生開關作動及交替改變電流方向，以便繞阻激磁驅動馬達的轉子旋轉。
參見圖2、為習用單相直流無刷風扇馬達的驅動電路的電路圖。單相直流無刷風扇馬達驅動電路包含一線圈繞組L1、四個晶體管Q1、Q2、Q3、Q4、五個電阻R1、R2、R3、R4、R5、一霍爾元件IC1、一驅動元件IC2及一電容C1。由該霍爾元件IC1偵測轉子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓輸出至驅動元件IC2并加以放大，由輸出端O1及O2產生交替變化的方波信號。該信號經晶體管Q1、Q2、Q3、Q4所組成的橋式馬達繞阻驅動電路，產生開關作動及交替改變電流方向，以便激磁驅動馬達的轉子旋轉。
上述雙相或單相直流無刷風扇馬達的驅動電路雖然具有縮小體積、構造簡單、制造成本低等優(yōu)點，但是其僅適用在低直流電壓下操作，因此其應用范圍受到電壓限制，換言之，傳統(tǒng)直流無刷風扇馬達不適用于AC高電壓。若將直流無刷風扇馬達的驅動電路適當改良，使其能應用于一般交流電源，如此風扇不但具有縮小體積、構造簡單、制造成本低之外，且具有擴大適用電壓范圍。
本實用新型次要目的是提供一種直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其利用電源轉換電路將交流電源轉換為直流電源，該電源轉換電路包含一整流電路、一電源平滑電路及一低壓電源穩(wěn)壓電路供應直流電源至直流無刷風扇馬達的驅動電路，使本實用新型具有穩(wěn)定作動的功效。
本實用新型通過以下技術方案實現一種直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該電源轉換電路包括一整流電路、一電源平滑電路、一低壓電源穩(wěn)壓電路；該整流電路將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動的直流電壓至馬達驅動電路，該電源平滑電路適當減緩自該整流電路輸出脈動直流電壓的電壓急據變化，并減少脈動電壓準位完全歸零的周期時間及將平滑脈動直流電壓連接至馬達線圈繞組；該低壓電源穩(wěn)壓電路將該整流電路輸出的脈動直流電壓適當穩(wěn)定在一低電壓準位后輸出至馬達驅動電路。其中該整流電路包含一二極管。
該電源平滑電路是由一二極管及一電容組成。
該低壓電源穩(wěn)壓電路是由四個電阻、一電容、一齊納二極管組成。
該電源轉換電路與雙相直流無刷風扇馬達驅動電路相連。
該電源轉換電路與單相直流無刷風扇馬達驅動電路相連。
該驅動電路包含二恒流電路及二開關電路分別連接至單相線圈繞組的兩端。
該恒流電路是由一場效晶體管、一二極管、一電阻及一電容組成。
該開關電路是由二電阻及一場效晶體管組成。
由于本實用新型利用電源轉換電路將高電壓交流電源轉換為直流電源供應直流無刷風扇馬達的驅動電路，則提升和擴大適用電壓范圍的功效，又該電源轉換電路包含一整流電路、一電源平滑電路及一低壓電源穩(wěn)壓電路供應直流電源至直流無刷風扇馬達的驅動電路，而使本實用新型具有穩(wěn)定作動的功效。
圖2、為習用單相直流無刷風扇馬達驅動電路的電路圖。
圖3、為本實用新型直流無刷風扇馬達電源轉換電路的架構方塊圖。
圖4、為本實用新型第一較佳實施例的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路應用于雙相直流無刷風扇馬達的電路圖。
圖5、為本實用新型較佳實施例的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路的各節(jié)點的準位波形圖。其中A為本實用新型交流電源的準位波形圖。
B為本實用新型經整流的節(jié)點Vctlr的準位波形圖。
C為本實用新型經平滑處理的節(jié)點Vcoil的準位波形圖。
D為本實用新型經線圈繞組的節(jié)點Vout的準位波形圖。
E為本實用新型驅動元件輸出的節(jié)點Vo2的準位波形圖。
F為本實用新型經穩(wěn)壓處理的節(jié)點Vcc的準位波形圖。
圖6、為本實用新型第二較佳實施例的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路應用于單相直流無刷風扇馬達的電路圖。
本實用新型的電源轉換電路應用于雙相或單相直流無刷風扇馬達，利用第一及第二較佳實施例予以適當實施。
參見圖3、為本實用新型直流無刷風扇馬達的電源轉換電路的架構方塊圖。該電源轉換電路10連接于風扇馬達的驅動電路1，該電源轉換電路10包含一整流電路11、一電源平滑電路12及一低壓電源穩(wěn)壓電路13，該電源轉換電路10將交流電源轉換為直流電源供應至直流無刷風扇馬達驅動電路1，該整流電路11將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動的直流電壓，以提供馬達驅動電路所需的直流電源。該整流電路11輸出脈動直流電壓經該電源平滑電路12適當減緩電壓急據變化，并減少脈動電壓準位完全歸零的周期時間，電源平滑程度則依馬達特性微量調整。由驅動IC所構成的驅動電路為復雜的積體電路，其需要更穩(wěn)定的工作電壓以確保驅動IC穩(wěn)定作動，因此該整流電路11輸出脈動直流電壓須經該低壓電源穩(wěn)壓電路13穩(wěn)壓后，再輸出至驅動電路1。
參見圖4、為本實用新型第一較佳實施例的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路應用于雙相直流無刷風扇馬達的電路圖。
參見圖5、為本實用新型較佳實施例的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路的各節(jié)點的準位波形圖。
參見圖4、為本實用新型第一較佳實施例，雙相直流無刷風扇馬達的電源轉換電路一部分相對應設置于習用雙相直流馬達驅動電路1，因而在元件相同部分采用相同圖標示，以易于了解本實用新型較佳實施例與習用之間差異，第一較佳實施例的部分技術內容已揭示于圖1的習用說明內容，于此并入參考，不予詳細贅述。
參見圖4所示，雙相直流無刷風扇馬達驅動電路1連接一電源轉換電路10，該電源轉換電路10包含一整流電路11、一電源平滑電路12及一低壓電源穩(wěn)壓電路13；該整流電路11包含一二極管D1由AC交流電源輸入端進行半波整流成直流脈動電壓Vctlr，以供應霍爾元件IC1、驅動元件IC2及馬達線圈繞組L1、L2激磁所需的直流電源電壓。圖5中的A揭示交流電源的準位波形圖；圖5中的B揭示經整流的節(jié)點Vctlr的準位波形圖；圖5中的C揭示經平滑處理的節(jié)點Vcoil的準位波形圖。
該電源平滑電路12是由一二極管D2及一電容C2組成，該整流電路11輸出直流電源的脈動直流電壓，經該電容C2濾波該脈動直流電壓，使該脈動直流電壓的半波周期的零準位經電容C2放電獲得提升，形成平滑的脈動直流電壓Vcoil(如圖5中的C所示)。
該平滑的脈動直流電壓Vcoil減少半波周期歸零準位，如此在負半波周期不會完全泄放，以緩和繞阻的脈動激磁電流的劇烈變化，以避免發(fā)生激磁電流劇烈變化所引起的電氣抖動噪音。此外，該二極管D2具有逆向高阻抗特性，以阻止平滑后的較高脈動直流電壓Vcoil逆向流入節(jié)點Vctlr，該二極管D2用以隔離兩個節(jié)點Vcoil與Vctlr之間，以維持節(jié)點Vctlr較低直流準位。以便于提供較低直流準位電壓供霍爾元件IC1及馬達驅動元件IC2使用。
參見圖4、該低壓電源穩(wěn)壓電路13是由四個電阻R5、R6、R7、R8、一電容C1、一齊納二極管ZD1組成。該四個電阻R5、R6、R7、R8組成壓降電路，對由該整流電路11輸出的脈動直流高電壓進行壓降，同時該四個電阻R5、R6、R7、R8與電容C1組成濾波電路，以平滑電壓形成節(jié)點Vcc的準位波形(如圖5中F所示)。該齊納二極管ZD1則具有穩(wěn)壓作用，將節(jié)點Vcc的準位穩(wěn)定在一預定的直流準位，用以供應霍爾元件IC1及馬達驅動元件IC2使用。
圖5中D、為經繞阻的節(jié)點Vout的準位波形圖；圖5中E、為驅動元件輸出的節(jié)點Vo2的準位波形圖。
該低壓電源穩(wěn)壓電路13供應穩(wěn)定的直流電壓準位至霍爾元件IC1及驅動元件IC2；該驅動元件IC2輸出驅動信號至晶體管Q1及Q2，例如節(jié)點Vo2輸出電壓準位波形(如圖5中E所示)，其周以驅動馬達線圈繞組L1及L2。例如由該驅動元件IC2輸出方波信號至晶體管Q1，藉由該晶體管Q1的穩(wěn)定開關作用驅動馬達線圈繞組L1，此時該繞阻線圈L1輸出方波如節(jié)點Vout準位(如圖5中D所示)。
參見圖5中D所示，節(jié)點Vout準位顯示馬達線圈繞組受到脈動電源準位的影響呈現斷續(xù)截波現象，但此現象不影響馬達正常運轉，該斷續(xù)截波現象即降低馬達的輸入電功率的平均功率。因此，馬達僅需要低繞組或低匝數的線圈繞組，隨線圈繞組的匝數降低，馬達定子的厚度亦降低，如此馬達不但適用于交流電，同時也減少馬達厚度而適用于小型馬達。
參見圖6、為本實用新型第二較佳實施例單相直流無刷風扇馬達的電源轉換電路相對應設置在習用單相直流馬達驅動電路及第一較佳實施例交流電源轉換電路元件，因而在元件相同部分采用相同圖號標示，以便了解本實用新型較佳實施例與習用之間差異。第二較佳實施例的部分技術內容已揭示于圖2的習用單相直流無刷馬達的驅動電路及圖4的交流電源轉換電路說明內容，于此并入參考，不予詳細贅述。
參見圖6、第二較佳實施例的驅動電路1’包含二恒流電路及二開關電路分別供應線圈繞組L1的兩端a及b。其中場效晶體管Q1、二極管D3、電阻R9、電容C3組成第一恒流電路；場效晶體管Q2、二極管D4、電阻R10、電容C4組成第二恒流電路；電阻R1、R3、場效晶體管Q3組成第一開關電路，電阻R2、R4、場效晶體管Q4組成第二開關電路；驅動元件IC2輸出驅動信號至場效晶體管Q3及Q4，以控制該場效晶體管Q3及Q4交替開關作用，在馬達線圈繞組L1兩端a及b形成電壓準位變化。
該驅動元件IC2控制該場效晶體管Q3及Q4交替開關作用的作動舉例說明如下。晶體管Q3在開啟狀態(tài)下，在該晶體管Q3的吸極(Drain)及源極(Source)呈導通狀態(tài)，使線圈繞組L1的一端a呈低準位，此時通過一二極管D5的電流導致晶體管Q1的閘極的準位低于源極約0.7V，在晶體管Q1的閘極因反向偏壓轉態(tài)形成關閉狀態(tài)；同時晶體管Q4在關閉狀態(tài)下，在該晶體管Q4的吸極(Drain)及源極(Source)呈導通狀態(tài)，使線圈繞組L1的一端b呈高準位，此時晶體管Q4截止而沒有電流通過二極管D6，通過二極管D4及電阻R10的順向電流促使該晶體管Q4的閘極導通。
簡而言之，此時晶體管Q1及Q4形成關閉狀態(tài)，晶體管Q2及Q4則形成開啟狀態(tài)。自該電源平滑電路12的平滑脈動直流電壓Vcoil先通過晶體管Q2的吸極及源極，自線圈繞組L1的b端流入，再由a端流出，最后通過晶體管Q3的吸極及源極回到接地，完成馬達運轉的一個工作周期。相對的，馬達運轉的另一個工作周期則晶體管Q1、Q2、Q3、Q4呈與前述動作相反的開啟及關閉狀態(tài)。
權利要求1.一種直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該電源轉換電路包括一整流電路、一電源平滑電路、一低壓電源穩(wěn)壓電路；該整流電路將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動的直流電壓至馬達驅動電路，該電源平滑電路適當減緩自該整流電路輸出脈動直流電壓的電壓急據變化，并減少脈動電壓準位完全歸零的周期時間及將平滑脈動直流電壓連接至馬達線圈繞組；該低壓電源穩(wěn)壓電路將該整流電路輸出的脈動直流電壓適當穩(wěn)定在一低電壓準位后輸出至馬達驅動電路。
2.根據權利要求1所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該整流電路包含一二極管。
3.根據權利要求1所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該電源平滑電路是由一二極管及一電容組成。
4.根據權利要求1所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該低壓電源穩(wěn)壓電路是由四個電阻、一電容、一齊納二極管組成。
5.根據權利要求1所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該電源轉換電路與雙相直流無刷風扇馬達驅動電路相連。
6.根據權利要求1所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該電源轉換電路與單相直流無刷風扇馬達驅動電路相連。
7.根據權利要求6所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該驅動電路包含二恒流電路及二開關電路分別連接至單相線圈繞組的兩端。
8.根據權利要求7所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該恒流電路是由一場效晶體管、一二極管、一電阻及一電容組成。
9.根據權利要求7所述的直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該開關電路是由二電阻及一場效晶體管組成。
專利摘要一種直流無刷風扇馬達的電源轉換電路，其特征是該電源轉換電路包括一整流電路、一電源平滑電路、一低壓電源穩(wěn)壓電路；該整流電路將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動的直流電壓至馬達驅動電路，該電源平滑電路適當減緩自該整流電路輸出脈動直流電壓的電壓急據變化，并減少脈動電壓準位完全歸零的周期時間及將平滑脈動直流電壓連接至馬達線圈繞組；該低壓電源穩(wěn)壓電路將該整流電路輸出的脈動直流電壓適當穩(wěn)定在一低電壓準位后輸出至馬達驅動電路。
文檔編號H02P6/08GK2535973SQ02230309
公開日2003年2月12日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權日2002年3月29日
發(fā)明者洪銀樹, 呂英雅 申請人:建準電機工業(yè)股份有限公司