專利名稱：直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種串聯(lián)連接多個(gè)直流風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動時(shí)的驅(qū)動電路。
圖6是表示串聯(lián)連接多個(gè)直流風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動時(shí)常規(guī)直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的電路圖。這里表示的是驅(qū)動2個(gè)風(fēng)扇的情形。
圖6中，1是向直流風(fēng)扇供電的直流電源，作為一例取48V的直流電壓。2為根據(jù)風(fēng)扇驅(qū)動指令信號動作的驅(qū)動電路3所驅(qū)動控制的半導(dǎo)體開關(guān)，半導(dǎo)體開關(guān)2一旦導(dǎo)通，直流電源1便在串聯(lián)連接的直流風(fēng)扇4a、4b上加上直流電壓。5為使串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇4a、4b兩端所加電壓保持均衡所用的電壓平衡電路，電阻6a、6b分別與直流風(fēng)扇4a、4b并聯(lián)連接。這里，電阻6a、6b必須小于直流風(fēng)扇4a、4b的阻抗。
這里，圖7示出現(xiàn)有驅(qū)動電路驅(qū)動時(shí)的電壓波形。
通常，直流風(fēng)扇使用無刷電動機(jī)，一旦多臺串聯(lián)連接，與電動機(jī)內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動用開關(guān)元件其導(dǎo)通控制有關(guān)的紋波電流便相互影響，如圖7所示在直流風(fēng)扇兩端產(chǎn)生毛刺狀電壓。但該平均電壓為直流電源1電源電壓(48V)的半值電壓(24V)。
而圖6中，7是例如特開平8-107697號公報(bào)所記載的直流風(fēng)扇的異常檢測電路，分別與直流風(fēng)扇4a、4b并聯(lián)連接，由齊納二極管8a、8b，限流電阻9a、9b和光耦合器10a、10b檢測過電壓。
通常，市場銷售的直流風(fēng)扇，對于鎖住(以下稱為堵轉(zhuǎn))具有保護(hù)功能，一旦檢測出堵轉(zhuǎn)，便自動停止動作，以減小本身功耗。但數(shù)秒后堵轉(zhuǎn)一旦解除的話，直流風(fēng)扇便再次旋轉(zhuǎn)。由于該直流風(fēng)扇所具有的自保護(hù)功能，當(dāng)串聯(lián)連接的直流風(fēng)扇4a、4b當(dāng)中某一個(gè)發(fā)生堵轉(zhuǎn)、忘記連接或直流風(fēng)扇電源線斷線等異常時(shí)，直流風(fēng)扇4、電壓平衡電路5和異常檢測電路7并聯(lián)連接的電路其阻抗便上升，因此，隨該并聯(lián)電路兩端電壓的上升，異常檢測電路7便動作進(jìn)行異常檢測。
但現(xiàn)有直流風(fēng)扇驅(qū)動電路中，由于串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇4a、4b兩端如圖7所示產(chǎn)生毛刺狀紋波電壓，因而存在超出直流風(fēng)扇其允許電壓而造成直流風(fēng)扇損壞的危險(xiǎn)。盡管通過使電阻6a、6b的電阻值足夠小，可在某種程度上抑制該電壓紋波，但由于需要熱容量相當(dāng)大的電阻，并且長時(shí)間產(chǎn)生發(fā)熱損耗，因而從節(jié)能觀點(diǎn)來看也不希望這樣。而且，半導(dǎo)體開關(guān)2所流過的電流也增加，因而需要大容量的半導(dǎo)體開關(guān)2，會成為阻礙成本降低、小型化的因素。
而且，電阻6a、6b電阻值一旦過小，即便某個(gè)直流風(fēng)扇發(fā)生堵轉(zhuǎn)、忘記連接或電源線斷線等異常，也有可能直流風(fēng)扇4a、4b兩端不產(chǎn)生過電壓，而使異常檢測電路7不能檢測出異常。這時(shí)，存在維持原樣時(shí)始終無法辨別有異常的危險(xiǎn)性，機(jī)器的可靠性會下降。
近年來，在逆變器冷卻等用途的各種機(jī)器當(dāng)中，越來越多的例子使用便宜、通用性好的低電壓無刷直流風(fēng)扇，在沒有低電壓直流電源時(shí)，不得不將多個(gè)直流風(fēng)扇串聯(lián)連接，上述問題就會無法回避。
本發(fā)明正是為了解決上述問題，因而其目的在于，得到一種在沒有適當(dāng)?shù)牡碗妷褐绷麟娫炊仨殞⒍鄠€(gè)低電壓直流風(fēng)扇串聯(lián)連接驅(qū)動時(shí)，可以旋轉(zhuǎn)時(shí)避免直流風(fēng)扇損壞，而且便宜、可靠性高并有益于節(jié)能的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路。
而且，其目的還在于，得到一種發(fā)生異常時(shí)可迅速地檢測異常，停止對直流風(fēng)扇供電的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路。
本發(fā)明的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，包括與直流電源串聯(lián)連接，由該直流電源提供電源電壓進(jìn)行驅(qū)動的多個(gè)直流風(fēng)扇；以及用多個(gè)輸出有源元件的電壓平衡電路，用于將加到串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇兩端的電壓抑制為小于該直流風(fēng)扇允許所加電壓，均衡為規(guī)定電壓。
而且，其特征在于，所述電壓平衡電路，使用電壓驅(qū)動型有源元件作為所述輸出有源元件。
而且，其特征在于，還包括根據(jù)對所述輸出有源元件所流電流的檢測，檢測直流風(fēng)扇因堵轉(zhuǎn)和未連接等造成的異常狀態(tài)。
而且，其特征在于，所述電壓平衡電路，包括使所述直流電源的電源電壓按直流風(fēng)扇串聯(lián)個(gè)數(shù)平均分壓用的多個(gè)分壓電阻，而所述電壓驅(qū)動型有源元件，將N型MOSFET和P型MOSFET對與串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇的連接點(diǎn)連接，共接N型MOSFET和P型MOSFET的控制極，而該控制極與多個(gè)分壓電阻的各分壓點(diǎn)連接，對加到各直流風(fēng)扇上的電壓其非均衡部分進(jìn)行補(bǔ)償。
而且，其特征在于，所述異常檢測電路，具有光耦合器，與N型MOSFET和P型MOSFET的連接構(gòu)成對應(yīng)配備，輸出端為線連接或電路，僅在各FET分別導(dǎo)通流過大于規(guī)定電流的期間導(dǎo)通，根據(jù)該線連接或電路的光耦合器輸出對直流風(fēng)扇異常狀態(tài)進(jìn)行檢測。
附圖簡要說明

圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的電路圖。
圖2是表示圖1中動作的波形圖。
圖3是具體表示圖1中電壓平衡電路和異常檢測電路的電路圖。
圖4是說明圖3中動作的波形圖。
圖5是表示本發(fā)明其他實(shí)施例直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的電路圖。
圖6是表示現(xiàn)有直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的電路圖。
圖7是表示現(xiàn)有例動作的波形圖。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的電路圖。圖1中，1是向直流風(fēng)扇供電的直流電源，作為一例取48V的直流電壓。2是根據(jù)風(fēng)扇驅(qū)動指令信號動作的驅(qū)動電路3所驅(qū)動控制的半導(dǎo)體開關(guān)，半導(dǎo)體開關(guān)2一旦導(dǎo)通，直流電源1便在串聯(lián)連接的直流風(fēng)扇4a、4b上加上直流電壓。5a是使串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇4a、4b兩端所加電壓平衡為規(guī)定電壓所用的控制電路，即電壓平衡電路，該電壓平衡電路5a由半導(dǎo)體開關(guān)2導(dǎo)通時(shí)將直流電源1電源電壓(48V)分壓形成中點(diǎn)電壓a(24V)所用的分壓電阻11a、11b，和對直流風(fēng)扇4a、4b所加電壓的失衡部分進(jìn)行補(bǔ)償用的電壓驅(qū)動型半導(dǎo)體元件即N型MOSFET12a和P型MOSFET12b所構(gòu)成。該N型MOSFET12a和P型MOSFET12b與串聯(lián)連接的直流風(fēng)扇4a、4b相對應(yīng)連接，這些控制極即柵極共接在一起，并與分壓電阻11a、11b的分壓點(diǎn)a連接。
以下說明電壓平衡電路5a的工作原理。
例如，當(dāng)直流風(fēng)扇4a、4b連接點(diǎn)b的電壓低于中點(diǎn)電壓a(24V)，而且低得超過閾值電壓(MOSFET柵極門限值電壓約2V)時(shí)，在N型MOSFET12a柵極一發(fā)射極間加上正向電壓，N型MOSFET12a導(dǎo)通。N型MOSFET12a一旦導(dǎo)通，電流便流過，等效為阻抗下降，a點(diǎn)和b點(diǎn)電位視為相等。但P型MOSFET12b柵極-發(fā)射極間這時(shí)加上的是正向偏置，因而必定截止。
反之，b點(diǎn)電壓高于中點(diǎn)電壓a(24V)，并且高出部分超過閾值電壓(約2V)時(shí)，P型MOSFET12b柵極一發(fā)射極間加上負(fù)電壓，P型MOSFET12b導(dǎo)通。P型MOSFET12b一旦導(dǎo)通，電流便流過，等效為阻抗下降，a點(diǎn)和b點(diǎn)電位視為相等。但N型MOSFET12a柵極-發(fā)射極間這時(shí)加上的是負(fù)向偏置，因而必定截止。
利用以上原理可抑制以往直流風(fēng)扇4a、4b兩端產(chǎn)生的毛刺狀紋波電壓，使之低于直流風(fēng)扇允許的施加電壓。具體來說，這時(shí)可抑制于約24V±2V以內(nèi)。
圖2所示即為這種情形的電壓波形。圖中，電壓平衡電路5a中采用的是電壓驅(qū)動型MOSFET，不用說，用電流驅(qū)動型的雙極型晶體管也能實(shí)現(xiàn)，但通過采用MOSFET，電阻11a、11b可采用高阻值的電阻，而且可用較少元器件便宜地構(gòu)成電壓平衡效果好的電路。
接下來，圖3是上述電壓平衡電路5a增加直流風(fēng)扇異常檢測電路的詳細(xì)電路圖。
圖3中，11a、11b和12a、12b是與圖1相同的分壓電阻和N型MOSFET以及P型MOSFET。13a、13b分別是檢測MOSFET12a、12b中所流過電流用的電流檢測用電阻，該電阻值一旦過大，便限制MOSFET12a、12b所流電流，電壓平衡能力便下降，因而設(shè)定為低電阻值。14a、14b分別是NPN型晶體管15a、PNP型晶體管15b的基極電阻，電阻13a、13b的電壓降一旦高于閾值電壓(約0.6V)，便分別使晶體管15a、15b導(dǎo)通，電流經(jīng)限流電阻9a、9b流過光耦合器10a、10b。16是異常檢測電路用邏輯電源，17是線連接或電路的光耦合器10a、10b的上拉電阻，18是反向截止用二極管，19是濾波用電容器，20是晶體管21的基極電阻，22是上拉電阻。
以下參照圖4所示的電壓波形說明圖3所示的直流風(fēng)扇異常檢測電路的動作。
首先，直流風(fēng)扇正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖2中盡管說明過，但這里直流電動機(jī)4b所加電壓如圖4A所示，由電壓平衡電路5a僅僅抑制毛刺狀電壓，電壓紋波便受到抑制。這時(shí)，圖3所示的異常檢測電路其C點(diǎn)電位，由于僅在電壓平衡電路5a動作并且MOSFET12a或12b上流過大于規(guī)定電流的期間，光耦合器10a或10b導(dǎo)通，故如圖4B所示。此外，由于濾波電路的作用，d點(diǎn)電位如圖4C所示。這里，d點(diǎn)電位由于保持高電平(閾值電壓0.6V以上)，因而異常檢測信號(e點(diǎn)電位)如圖4D所示，保持低電平，可判定為正常。
接下來說明某一直流風(fēng)扇處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的動作。這里給出直流風(fēng)扇4a堵轉(zhuǎn)的情形。直流風(fēng)扇4a一旦堵轉(zhuǎn)，直流風(fēng)扇內(nèi)部的保護(hù)功能便檢測出堵轉(zhuǎn)，自動停止動作，使得本身功耗減小，等效表現(xiàn)為直流風(fēng)扇4a的阻抗增加。因此，造成直流電源1(48V)電壓非均衡地加到直流風(fēng)扇4a、4b上。若沒有電壓平衡電路5a維持原樣，便使直流風(fēng)扇4a所加電壓繼續(xù)處于過電壓狀態(tài)，甚至有燒壞直流風(fēng)扇4a的危險(xiǎn)。
這里，靠電壓平衡電路5a的動作，使N型MOSFET12a導(dǎo)通，有電流流過，如圖4A所示，直流風(fēng)扇4b所加電壓可抑制在允許范圍內(nèi)。而圖3所示的異常檢測電路中C點(diǎn)電位，如圖4B所示，靠光耦合器10a的導(dǎo)通，變?yōu)榈碗娖健４送猓琩點(diǎn)電位如圖4C所示，按電容器19和基極電阻20以及晶體管21的基極-發(fā)射極間的阻抗確定的時(shí)間常數(shù)緩慢下降，越過閾值電壓(0.6V)時(shí)，e點(diǎn)電位如圖4D所示，變?yōu)楦唠娖?，可識別出異常狀態(tài)。識別出該異常狀態(tài)時(shí)，通過驅(qū)動電路3使半導(dǎo)體開關(guān)2截止，來切斷加到直流風(fēng)扇14a、14b上的直流電壓。因此，可抑制電壓平衡電路5a的輸出元件MOSFET12a、12b損耗造成的過熱，可用較小的額定電流元件構(gòu)成。
上述例子說明的是直流風(fēng)扇4a堵轉(zhuǎn)的時(shí)候，直流風(fēng)扇4b堵轉(zhuǎn)時(shí)也能夠同樣進(jìn)行異常檢測。而且，直流風(fēng)扇中某一個(gè)未連接、直流風(fēng)扇電源線斷線時(shí)也能進(jìn)行異常檢測。因此，能夠預(yù)先防止因風(fēng)量下降造成冷卻效率變差的情況，從而可以得到可靠性高的設(shè)備。
而且，上述例子給出的是對2個(gè)直流風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動的情形，但將3個(gè)以上直流風(fēng)扇進(jìn)行串聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動的情形也一樣。圖5示出將3個(gè)直流風(fēng)扇串聯(lián)連接的電路構(gòu)成。
圖5中，1～3為與圖1中所說明的相同的直流電源，半導(dǎo)體開關(guān)和驅(qū)動電路。4a、4b、4c為串聯(lián)連接的3個(gè)直流風(fēng)扇，5b為電壓平衡電路。該電壓平衡電路5b如圖所示，由3個(gè)分壓電阻11a、11b、11c，N型和P型MOSFET12a、12b、12c、12d構(gòu)成。此外，將更多直流風(fēng)扇串聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動時(shí)，同樣只要相應(yīng)增加電阻和MOSFET即可。具體來說，只要將N型MOSFET和P型MOSFET對與串聯(lián)連接的直流風(fēng)扇的各連接點(diǎn)連接，再將它們的控制極即柵極共接并與分壓電阻各分壓點(diǎn)連接即可。
以上，本實(shí)施例中沒有適當(dāng)?shù)闹绷麟娫炊仨殞⒍鄠€(gè)低電壓直流風(fēng)扇串聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動時(shí)，可將加到直流風(fēng)扇上的毛刺狀紋波電壓抑制為允許范圍內(nèi)，可旋轉(zhuǎn)時(shí)避免直流風(fēng)扇損壞。而且，發(fā)生堵轉(zhuǎn)等異常時(shí)，可迅速檢測其異常情況，停止向直流風(fēng)扇供電，因而所發(fā)生損耗可抑制為最低限度，由較便宜的小型元器件構(gòu)成，從而可獲得高可靠性并有益于節(jié)能的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路。
綜上所述，按照本發(fā)明，由于包括用多個(gè)輸出有源元件的電壓平衡電路，用于將加到串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇兩端的電壓抑制為該直流風(fēng)扇允許所加電壓以下，平衡為規(guī)定電壓，而且，使用電壓驅(qū)動型有源元件作為輸出有源元件，因而在沒有適當(dāng)?shù)牡碗妷褐绷麟娫炊仨殞⒍鄠€(gè)低電壓直流風(fēng)扇串聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動時(shí)，可旋轉(zhuǎn)時(shí)避免直流風(fēng)扇損壞，可獲得便宜、可靠性高并能夠有益于節(jié)能的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路。
而且，還包括根據(jù)對所述輸出有源元件所流電流的檢測、檢測直流風(fēng)扇因堵轉(zhuǎn)和未連接等造成的異常狀態(tài)的異常檢測電路，因而在發(fā)生異常時(shí)，能夠迅速地檢測出異常，停止向直流風(fēng)扇供電。
而且，所述電壓平衡電路，包括使所述直流電源的電源電壓按直流風(fēng)扇串聯(lián)個(gè)數(shù)平均分壓用的多個(gè)分壓電阻，而所述電壓驅(qū)動型有源元件，將N型MOSFET和P型MOSFET對與串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇的連接點(diǎn)連接，并共接N型MOSFET和P型MOSFET的控制極，而該控制極與多個(gè)分壓電阻的各分壓點(diǎn)連接，對加到各直流風(fēng)扇上的電壓其非均衡部分進(jìn)行補(bǔ)償，因而在沒有適當(dāng)?shù)牡碗妷褐绷麟娫炊仨殞⒍鄠€(gè)低電壓直流風(fēng)扇串聯(lián)連接進(jìn)行驅(qū)動時(shí)，可旋轉(zhuǎn)時(shí)避免直流風(fēng)扇損壞，可獲得便宜、可靠性高并能夠有益于節(jié)能的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路。
而且，所述異常檢測電路具有光耦合器，與N型MOSFET和P型MOSFET的連接構(gòu)成對應(yīng)配置，輸出端為線連接或電路，僅在各FET分別導(dǎo)通流過大于規(guī)定電流的期間導(dǎo)通，根據(jù)該線連接或連接的光耦合器的輸出對直流風(fēng)扇異常狀態(tài)進(jìn)行檢測，因而能夠用便宜的構(gòu)成，在發(fā)生異常時(shí)迅速檢測出異常，停止向直流風(fēng)扇供電。
權(quán)利要求
1．一種直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征在于，包括與直流電源串聯(lián)連接，由該直流電源提供電源電壓進(jìn)行驅(qū)動的多個(gè)直流風(fēng)扇；以及用多個(gè)輸出有源元件的電壓平衡電路，用于將加到串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇兩端的電壓抑制為小于該直流風(fēng)扇允許所加電壓，均衡為規(guī)定電壓。
2．如權(quán)利要求1所述的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征在于，所述電壓平衡電路，使用電壓驅(qū)動型有源元件作為所述輸出有源元件。
3．如權(quán)利要求1或2所述的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征在于，還包括根據(jù)對所述輸出有源元件所流電流的檢測，檢測直流風(fēng)扇因堵轉(zhuǎn)和未連接等造成的異常狀態(tài)的異常檢測電路。
4．如權(quán)利要求2所述的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征在于，所述電壓平衡電路，包括使所述直流電源的電源電壓按直流風(fēng)扇串聯(lián)個(gè)數(shù)平均分壓用的多個(gè)分壓電阻，而所述電壓驅(qū)動型有源元件，將N型MOSFET和P型MOSFET對與串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇的連接點(diǎn)連接，并共接N型MOSFET和P型MOSFET的控制極，而該控制極與多個(gè)分壓電阻的各分壓點(diǎn)連接，對加到各直流風(fēng)扇上的電壓其非均衡部分進(jìn)行補(bǔ)償。
5．如權(quán)利要求4所述的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征在于，所述異常檢測電路，具有光耦合器，與N型MOSFET和P型MOSFET的連接構(gòu)成對應(yīng)配置，輸出端為線連接或電路，僅在各FET分別導(dǎo)通流過大于規(guī)定電流的期間導(dǎo)通，根據(jù)該線連接或電路的光耦合器輸出對直流風(fēng)扇異常狀態(tài)進(jìn)行檢測。
全文摘要
本發(fā)明是得到一種在沒有適當(dāng)?shù)牡碗妷褐绷麟娫炊仨殞⒍鄠€(gè)低電壓直流風(fēng)扇串聯(lián)連接驅(qū)動時(shí),可旋轉(zhuǎn)時(shí)不損壞直流風(fēng)扇,便宜、可靠性高并能夠有益于節(jié)能,而且發(fā)生異常時(shí)可迅速檢測異常,停止對直流風(fēng)扇供電的直流風(fēng)扇驅(qū)動電路。包括用多個(gè)輸出有源元件的電壓平衡電路5a,用于將加到串聯(lián)連接的各直流風(fēng)扇4a、4b兩端的電壓抑制為小于該直流風(fēng)扇允許所加電壓,平衡為規(guī)定電壓。而且,電壓平衡電路,使用電壓驅(qū)動型有源元件(N型MOSFET12a和P型MOSFET12b)作為輸出有源元件。
文檔編號F04D27/00GK1315779SQ0012885
公開日2001年10月3日 申請日期2000年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者高木宏之 申請人:三菱電機(jī)株式會社