直流風扇電壓控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及電源散熱控制領域，尤其涉及到一種直流風扇電壓控制電路。
【背景技術】
[0002] 在很多電子設備中，為了防止設備在長期工作狀態下溫度過高而損壞電子設備， 通常都會為主功率器件配備散熱器，例如工控機、計算機、光伏逆變器等，尤其是在新能源 領域如風力發電、光伏逆變器等，為了減少機器損耗，一般都會通過對風扇進行調速以減少 機器本身的損耗。
[0003]目前，風扇的溫控調速調速系統大都采用主控IC在接收到溫度傳感器信號后，通 過調節主控IC或微控芯片等的輸出PffM信號來控制風扇的轉速。這種方法需要控制芯片、 采樣通道等，系統比較復雜，并且要求風扇有PWM調速功能，因此這種系統的成本比較高， 而且一般為了抗干擾還需要隔離PWM信號，是一種控制相對復雜，成本也比較高的方法。而 當主控IC或微控芯片受到外部干擾時(如靜電沖擊、溫度過高等）主控IC或微控芯片容易 出現不正常狀態，這樣會導致風扇的狀態異常，因此整個系統的可靠性較差。

【發明內容】

[0004] 本申請提供一種直流風扇電壓控制電路，以實現直流風扇的調速。
[0005] 根據本申請的第一方面，本申請提供一種直流風扇電壓控制電路，包括：
[0006] 電壓變換電路，用于為直流風扇的直流電機提供合適的直流電壓；
[0007] 控制電路，用于控制電壓變換電路輸出給直流電機的直流電壓；
[0008] 反饋回路，反饋回路耦合在電壓變換電路的直流電壓輸出端和控制電路之間。其 中，反饋回路包括：
[0009] 穩壓模塊，其包括輸入端、輸出端和參考電壓端，其輸入端和輸出端分別耦合至電 壓變換電路的直流電壓輸出端和低電平端；
[0010] 分壓支路，分壓支路耦合在穩壓模塊的輸入端和輸出端之間，分壓支路包括串聯 的分壓電阻和感應單元，感應單元用于感應溫度變化并隨溫度變化改變其阻值；參考電壓 端耦合至分壓支路中分壓電阻和感應單元之間的感應節點。
[0011] 本申請的有益效果是：根據本申請提供的直流風扇電壓控制電路，利用感應單元 隨溫度變化的特性來改變直流風扇電源反饋回路比例系數，從而達到通過改變輸出電壓以 調整風扇轉速的目的。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本申請實施例一直流風扇控制電路結構圖；
[0013] 圖2為本申請實施例一負熱敏電阻特性曲線示意圖；
[0014] 圖3為本申請實施例二直流風扇控制電路結構圖；
[0015] 圖4為本申請實施例二正熱敏電阻特性曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0017] 在很多電子設備中，為了防止設備在長期工作狀態下溫度過高而損壞電子設備， 通常都會為主功率器件配備散熱器，例如工控機、計算機、光伏逆變器等，尤其是在新能源 領域如風力發電、光伏逆變器等。一般而言，散熱器包括散熱風扇，通過散熱風扇產生的氣 流將電子設備中熱氣排出。如果主功率器件所處環境溫度過高，則散熱風扇應轉動的更快， 以迅速將熱氣排出；當主功率器件所處環境溫度合適時，散熱風扇的轉速可以適當降低，從 而節約能源。控制風扇轉速的是加載在風扇上的電壓，電壓越大，轉速越大。
[0018] 以光伏逆變器中的直流風扇為例進行說明。請參考圖1，為本實施例公開的直流風 扇電壓控制電路結構圖，包括：電壓變換電路1、控制電路2和反饋回路3。其中，電壓變換 電路1用于為直流風扇的直流電機4提供合適的直流電壓VFan;控制電路2用于控制電壓 變換電路1輸出給直流電機4的直流電壓VFan;反饋回路3耦合在電壓變換電路1的直流 電壓輸出端和控制電路2之間。
[0019] 在一種具體實施例中，反饋回路3包括：穩壓模塊32和分壓支路31。
[0020] 穩壓模塊32包括輸入端322、輸出端323和參考電壓端321，其輸入端322和輸出 端323分別耦合至電壓變換電路1的直流電壓輸出端和低電平端GND;分壓支路31耦合在 穩壓模塊32的輸入端322和輸出端323之間，分壓支路31包括串聯的分壓電阻R3和感應 單元311，感應單元311用于感應溫度變化并隨溫度變化改變其阻值；參考電壓端321耦合 至，分壓支路31中串聯的分壓電阻R3和感應單元311之間形成的感應節點Q。在一種具體 實施例中，感應單元311應當優選置于散熱器上或者散熱器附近的位置。
[0021] 在其它實施例中，為了實現對流過直流電機4的電流進行限流，在電壓變換電路1 的直流電壓輸出端和反饋回路3之間還可以包括限流電阻Rl;當然，還應包括用于向穩壓 模塊32分流的分流電阻R2。限流電阻Rl的第一端耦合至電壓變換電路1的直流電壓輸出 端；分流電阻R2的第二端耦合至輸入端322 ;限流電阻Rl的第二端與分流電阻R2的第一 端耦合并耦合到控制電路2,從而將分流電阻R2兩端的壓差反饋至控制電路2。
[0022] 出于安規的考慮，該直流風扇電壓控制電路還可以包括隔離模塊5,隔離模塊5耦 合在控制電路2和反饋回路3之間。在一種具體實施例中，隔離模塊4可以通過現有技術 如光耦隔離U2實現，當然也可以進一步包括第二電容C2以實現濾波。通過隔離模塊5將 分流電阻R2兩端的壓差反饋至控制電路2,可以實現反饋回路3和控制電路2的隔離，從而 保護了控制電路2,防止控制電路2被損害。另外一方面，隔離模塊5可以分配直流電機4 過高的電壓，從而對直流電機4的過壓保護。
[0023] 在另一種具體實施例中，為了有效地補償穩壓模塊32,可以根據需要在穩壓模塊 32的參考端321和輸入端322之間增加反饋支路324,例如延遲環節、比例環節、微分環節、 比例-微分環節等，在本實施例中，反饋支路3為由第二電容C2和第四電阻R4實現的比 例-積分環節。
[0024] 下面結合具體的實施例予以說明。
[0025] 實施例一：
[0026] 請參考圖1，為本實施例公開的直流風扇電壓控制電路結構圖。
[0027] 在本實施例中，具體地，對于分壓支路31，感應單元311的阻值隨感應到的溫度升 高而減小，在一種具體實施例中，可以優選包括感應單元311負熱敏電阻NTC，當然，在其它 實施例中，也可以是其它能夠實現阻值隨溫度升高而減小的其它元件。在本實施例中，分壓 電阻R3和感應單元311串聯，分壓電阻R3的另一端用于耦合至直流電壓輸出端，感應單元 311的另一端用于耦合至低電平端GND。以感應單元311包括負熱敏電阻NTC為例，假設負 熱敏電阻NTC的阻值為RNTe，RNTe的阻值跟隨溫度T的升高而減小，其電阻特性曲線示意圖 如圖2所示。
[0028] 在本實施例中，穩壓模塊32包括可控穩壓源，以TL431為例進行說明。TL431的陽 極對應為穩壓模塊32的輸入端322,TL431的陰極對應為穩壓模塊32的輸出端323,TL431 的參考極對應為穩壓模塊32的參考電壓端321。需要說明的是，在其它實施例中，穩壓模塊 32也可以包括其它的可控穩壓源，相應地，穩壓模塊32的輸入端322、輸出端323和參考電 壓端321也需要與之對應。根據可控穩壓源(如TL431)的特性，可得直流電壓輸出端的電 壓VFan為：
[0030]式中，Uraf為穩壓模塊32的參考電壓端321 (如TL431的參考極）的電位，在一種 具體實施例中，穩壓模塊32的參考電壓端321 (如TL431的參考極）的電位Uraf為常數，通 常為2. 5V，在其它實施例中，也可能是其它電位。
[0031] 當主功率器件溫度升高時，負熱敏電阻NTC的阻值RNTe減小，根據式（1)可知，直流 電壓輸出端的輸出電壓VFan增大，從而提高了風扇的轉速，以加快散熱；當然，根據式（1 )， 當主功率器件溫度降低時，VFan也隨著減小。在一種具體實施例中，負熱敏電阻NTC優選 置于散熱器附近的位置，在一種具體實施例中，如果條件允許，也可以直接置放在光伏逆變 器主功率器件的散熱器上。
[0032] 為了過濾直流風扇工作過程中產生的電流波動和經由交流電源串入的干擾，使直 流電壓輸出端的電壓VFan輸出平穩，降低交變脈動波紋對直流風扇的影響，以使工作性能 更加穩定，反饋回路3還可以包括第一電容Cl，第一電容Cl耦合在電壓變換電路1的直流 電壓輸出端和感應節點Q之間。
[0033] 當負熱敏電阻NTC的阻值RNTe為0時，根據式（1)可知，VFan=〇〇,為了更有效地 保護直流風扇，防止過高的電壓輸入直流電機4,在一種具體實施例中，反饋回路3還可以 包括第七電阻R7,第七電阻R7耦合在負熱敏電阻NTC和低電平端GND之間。在另一種具體 實施例中，還可以進一步包括第五電阻R5,第五電阻R5并聯在感應單元311的兩端。通