專利名稱：直流風扇啟動電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直流風扇啟動電路，特別是涉及一種使風扇啟動電流小且運轉穩(wěn)定的線性直流風扇啟動電路。
背景技術：
隨著計算機技術的不斷發(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扇等散熱裝置。但是，如果風扇不能正常運轉或停止運轉，會使中央處理器產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去，嚴重時則會損毀中央處理器。所以風扇能否正常運轉關系到計算機系統(tǒng)能否正常工作，而風扇驅動電路則決定風扇是否正常穩(wěn)定運轉，所以風扇驅動電路設計的質量好壞直接影響到風扇乃至計算機系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定工作。
請參考圖1，其為業(yè)界使用的一種風扇驅動電路。圖1中，來自控制芯片的PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調制)信號直接驅動晶體管Q70、Q100，而晶體管Q70、Q100直接驅動直流風扇，在該驅動電路中還采用大容量電解電容C63對供電進行濾波。但在該驅動電路啟動時，啟動瞬間產(chǎn)生很大的啟動電流，這會對兩晶體管Q70、Q100造成很大的沖擊，如流過該兩晶體管Q70、Q100的電流過大則可能會燒毀該兩晶體管Q70、Q100管，使電路失效；此外，該驅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，使風扇不能轉動平穩(wěn)，造成噪聲比較大。
請參考圖2，其為2004年8月21日公告的中國臺灣專利092215559號中揭示的另一種直流無刷風扇馬達啟動電壓控制電路，包括一比較器1、一分壓電路2及一開關電路3，其中，該比較器1用以將電源電壓與一配合風扇驅動電壓規(guī)格而設置的參考電壓Vref進行比較，開關電路3設于比較器1的輸出端，用以控制驅動電路4及風扇馬達6是否接通電源電路。其中，該開關電路3是由兩晶體管Q1、Q2構成的。該技術方案雖然采用分壓電路2與比較器1來控制兩晶體管Q1、Q2的開關從而實現(xiàn)控制驅動電路4及風扇6是否接通電源電路而達到啟動風扇6的目的，但由于該兩晶體管Q1、Q2管是由電源直接控制，當流經(jīng)該兩晶體管Q1、Q2管的啟動電流過大時同樣存在上述的技術問題。
所以，如何設計一個具有啟動電流小，能使風扇轉動平穩(wěn)且噪聲小的驅動電路已經(jīng)成為人們研究的課題。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種使風扇啟動電流小且運轉穩(wěn)定的線性直流風扇啟動電路。
為了解決現(xiàn)有技術的上述技術問題，本發(fā)明提供一種直流風扇啟動電路，其包括一運算放大器及一用于控制直流風扇啟動的開關裝置，所述開關裝置連接至所述運算放大器的輸出端，所述直流風扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉換為模擬控制信號的數(shù)模轉換裝置，及一可調節(jié)通過開關裝置電流的反饋裝置，所述數(shù)模轉換裝置連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關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。
相較現(xiàn)有技術，本發(fā)明的數(shù)模轉換裝置將來自于控制芯片的控制信號轉換成平滑的模擬信號，變驅動為純直流線性驅動，使風扇工作電壓達到零紋波，風扇轉動平穩(wěn)，噪聲小，風扇轉速與控制信號成正比，避免風扇轉速過低甚至停止運轉現(xiàn)象的發(fā)生；在運算放大器與開關裝置之間接入反饋裝置，使得流經(jīng)開關裝置的電流過大時經(jīng)由該反饋裝置后形成電壓反饋促使流經(jīng)開關裝置的電流減小，使流經(jīng)開關裝置的電流保持恒定電流狀態(tài)，轉動平穩(wěn)。

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1是現(xiàn)有技術中一種直流風扇啟動電路的電路圖。
圖2是現(xiàn)有技術中另一直流風扇啟動電路的電路圖。
圖3是本發(fā)明直流風扇啟動電路的系統(tǒng)框圖。
圖4是本發(fā)明直流風扇啟動電路的電路圖。
具體實施方式請參考圖3，為本發(fā)明直流風扇啟動電路的系統(tǒng)框圖。該PWM(Pulse WidthModulation，脈寬調制)數(shù)字控制信號來源于Super I/O(超輸入輸出)芯片(圖未示)，其為固定頻率的PWM數(shù)字控制信號，該直流風扇啟動電路100包括依次串聯(lián)的用于將PWM數(shù)字控制信號轉換為平滑模擬控制信號的數(shù)模轉換裝置20、運算放大器30、開關裝置40，其中，該數(shù)模轉換裝置20同時具緩沖作用，在運算放大器的輸入端接入該數(shù)模轉換裝置，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裝置造成大的沖擊，保護運算放大器與開關裝置，增加電路的可靠度，該模擬控制信號經(jīng)數(shù)模轉換裝置20輸入至運算放大器30的一輸入端，該開關裝置40連接至該運算放大器30的輸出端，通過運算放大器30驅動開關裝置40來控制通過直流風扇的電流，其中，該直流風扇啟動電路100還包括一可調節(jié)通過開關裝置40電流的反饋裝置50，所述開關裝置40的一輸出信號經(jīng)所述反饋裝置50輸入到所述運算放大器30的另一輸入端。
請一并參考圖4，其為本發(fā)明直流風扇啟動電路的電路圖。所述直流風扇啟動電路100的數(shù)模轉換裝置20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的一端通過其與電阻R1的串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器30的反向輸入端，其另一端接地，電容C1一方面用于PWM控制信號的數(shù)模轉換，另一方面可避免上電瞬間輸入的大電流。開關裝置40包括一P溝道MOS管Q1，MOS管Q1的柵極連接至運算放大器30的輸出端，源極的輸出驅動直流風扇60，漏極連接至一電源，該電源為12V。所述反饋裝置50包括一由反饋電阻R2與電阻R3串聯(lián)組成的分壓電路，其中，電阻R3的一端接地，另一端通過其與電阻R2的串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器30的一輸入端，直流風扇60的兩端并聯(lián)一濾波電容C2，其并聯(lián)節(jié)點連接至電阻R2。該反饋電阻R2、R3在該直流風扇啟動電路100中構成電壓串聯(lián)負反饋，該MOS管Q1的源極輸出信號經(jīng)該反饋電阻R2、R3分壓后輸入到運算放大器30的同向輸入端。
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。該直流風扇啟動電路100啟動時，該PWM數(shù)字控制信號經(jīng)數(shù)模轉換裝置20的積分電路轉換后變成平滑連續(xù)的模擬控制信號。該模擬控制信號輸入到運算放大器30的反向輸入端中，由于該運算放大器30的反向輸入端同時連接有具緩沖作用的電容C1，在上電瞬間，電容C1開始充電，并使運算放大器30的反向輸入端的電壓從零開始上升，在反向輸入端電壓上升到同向輸入端電壓之前，運算放大器30的輸出電壓很高，MOS管Q1通過的電流很小，MOS管Q1截止，從而在上電時達到保護MOS管Q1的作用。隨著電容C1充電的不斷增加，運算放大器30的反向輸入端的電壓逐漸超過同向輸入端的電壓，MOS管Q1開始導通，從而驅動直流風扇60轉動。隨著運算放大器30的輸出電壓逐漸減小，即MOS管Q1柵極的電壓逐漸減小，MOS管Q1的導通能力增強，相應地其源極輸出的電流增加，使得流經(jīng)直流風扇60的電流增加，則該直流風扇60兩端的電壓增加，由于反饋裝置50的存在，相應地使運算放大器30的同向輸入端的電壓升高，使運算放大器30的輸出電壓升高，結果MOS管Q1柵極的電壓增大，MOS管Q1導通能力減弱，其源極輸出的電流也隨之減小，亦即流經(jīng)直流風扇60的電流降低，該直流風扇60的兩端電壓降低。最終結果是直流風扇60兩端電壓保持恒定，使直流風扇60運轉平穩(wěn)。
在直流風扇啟動電路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)模轉換裝置20時，電容C1上的電壓Vc1即運算放大器30的反向輸入端電壓V-為V-＝Vc1＝Vamp*D(1)該電壓Vc1施加于運算放大器30時，運算放大器30的同向輸入端的電壓V+為V+=Vfan*R3R2+R3=V-=Vamp*D---(2)]]>其中風扇兩端的電壓為Vfan，由公式(2)可得Vfan=Vamp*D*(R3+R2)R3.---(3)]]>因此，由式(3)可以看出，PWM數(shù)字控制信號幅值Vamp、電阻R2、R3為定值，則直流風扇60兩端的電壓Vfan是與PWM數(shù)字控制信號的占空比D成線性關系，也即直流風扇60的轉速與PWM數(shù)字控制信號是成正比。
因此，本發(fā)明的直流風扇啟動電路100是線性驅動，在PWM數(shù)字控制信號占空比0到100％的范圍內，風扇電壓是均勻變化。
權利要求
1.一種直流風扇啟動電路，其包括一運算放大器及一用于控制直流風扇啟動的開關裝置，所述開關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)字控制信號轉換為模擬控制信號的數(shù)模轉換裝置，及一可調節(jié)通過開關裝置電流的反饋裝置，所述數(shù)模轉換裝置連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關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.如權利要求1所述的直流風扇啟動電路，其特征在于所述數(shù)模轉換裝置包括一由電阻R1與電容C1串聯(lián)組成的積分電路，電阻R1的一輸入端接收控制芯片的數(shù)字控制信號，電容C1的一端通過其與電阻R1的串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器的反向輸入端，其另一端接地。
3.如權利要求2所述的直流風扇啟動電路，其特征在于所述開關裝置包括一MOS管Q1，所述MOS管Q1的柵極連接至所述運算放大器的輸出端，源極連接至所述直流風扇，漏極連接至一電源。
4.如權利要求3所述的直流風扇啟動電路，其特征在于所述反饋裝置包括兩反饋電阻R2、R3，所述MOS管Q1的源極輸出信號經(jīng)反饋電阻R2、R3分壓后輸入到運算放大器的同向輸入端。
5.如權利要求4所述的直流風扇啟動電路，其特征在于所述反饋電阻R2與反饋電阻R3為串聯(lián)連接，反饋電阻R3的一端接地，另一端通過其與反饋電阻R2的串聯(lián)節(jié)點連接至運算放大器的同向輸入端，所述直流風扇的兩端并聯(lián)一濾波電容C2，其并聯(lián)節(jié)點連接至所述反饋電阻R2。
全文摘要
一種直流風扇啟動電路，其包括一運算放大器及一用于控制直流風扇啟動的開關裝置，所述開關裝置連接至所述運算放大器的輸出端，所述直流風扇啟動電路還進一步包括一將來自控制芯片的數(shù)字控制信號轉換為模擬控制信號的數(shù)模轉換裝置，及一可調節(jié)通過開關裝置電流的反饋裝置，所述數(shù)模轉換裝置連接至所述運算放大器的一輸入端，所述開關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)明直流風扇啟動電路具有啟動電流小，風扇電壓零紋波，線性驅動的優(yōu)點。
文檔編號H02P7/285GK1905350SQ200510036289
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權日2005年7月29日
發(fā)明者游永興, 何鳳龍, 周海清 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