可调速的单相无刷直流风扇驱动集成电路

摘要

本发明涉及集成电路领域，具体是可调速的单相无刷直流风扇驱动集成电路。将采集到的温度信号和内置的锯齿波发生器信号通过脉宽调制器控制，实现自动调速。根据霍尔传感器信号，通过霍尔放大器及逻辑控制器的处理，实现换向功能。利用内置的堵转检测和自动重启电路实现锁定报警、堵转保护和自动重启功能。本集成电路在实现自动调速的功能的同时，增加了转速检测、锁定报警、堵转保护、自动重启等辅助功能，并且简化了外围电路的复杂性，减少了外围器件，大大的降低了调速风扇的成本。

主权项

一种可调速的单相无刷直流风扇驱动集成电路，其特征在于，包括：一用于驱动风扇的输出功率驱动电路；一逻辑控制器，控制所述的输出功率驱动电路；一锯齿波发生器，用以产生锯齿波信号；一脉宽调制器，其将外部输入的温度检测信号、一设置最低转速信号与所述的锯齿波信号进行比较产生脉宽调制信号，提供给所述的逻辑控制器； 所述外部输入的温度检测信号是由一温度检测模块提供，该温度检测模块包括电阻R1和热敏电阻R3；所述电阻R1的一端接VCC，另一端与热敏电阻R3的一端、脉宽调制器的温度检测信号输入端VTH连接；所述热敏电阻R3的另一端接地；一滞洄比较器，其将外部输入的霍尔传感器信号进行放大，并传送至逻辑控制器，以提供换向信号；以及一堵转检测及自动重启模块，其输入端与所述的逻辑控制器连接，输出端连至所述的设置最低转速信号输入端；所述的设置最低转速信号的产生电路设置在该集成电路中，其包括电阻R2、电阻R4和电容C2；所述的电阻R2的一端接VCC，另一端与电阻R4的一端、电容C2的一端以及脉宽调制器的设置最低转速信号输入端RMI连接；所述电阻R4的另一端、电容C2的另一端接地；脉宽调制器包括温度检测信号输入端VTH、设置最低转速信号输入端RMI、锯齿波信号输入端CPWM、输出端OUTPUT、比较器A3、比较器A4、比较器A5、晶体管Q7、晶体管Q8、晶体管Q9、第四晶体管Q10、第一恒流源以及第二恒流源；所述比较器A3、比较器A4、比较器A5的正输入端与所述锯齿波信号输入端CPWM连接；所述比较器A3的负输入端与温度检测信号输入端VTH连接，输出端与所述晶体管Q7的基极连接；所述比较器A4的负输入端与设置最低转速信号输入端RMI连接，负输出端与晶体管Q8的基极连接；所述比较器A5的负输入端接内部设定最低速电压，输出端与所述晶体管Q9的基极连接；所述晶体管Q7、晶体管Q8、晶体管Q9的发射极接地，集电极与一第一恒流源连接；所述第四晶体管的基极与所述第一恒流源连接，射极接地，集电极与一第二恒流源连接；所述第四晶体管的集电极与所述输出端OUTPUT连接；所述输出功率驱动电路采用H桥结构，包括四个功率驱动管和四个功率续流二极管，所述功率续流二极管在功率驱动管关断的时候实现续流的功能；所述的堵转检测及自动重启模块包括： 一第一晶体管Q5，其基极与所述逻辑控制器连接，射极接地；一恒流源I₁，其与所述第一晶体管的集电极连接；一第二晶体管Q6，其射极接地，集电极与所述的设置最低转速信号输入端连接；一比较器A2，其将所述第一晶体管的集电极输出信号与一基准电压比较后发送到所述第二晶体管的基极；以及外置电容C3，外置电容C3的一端CT与比较器A2的正向输入端连接，另一端接地；霍尔信号放大器A1提供的信号，经过逻辑控制器处理，如果风扇转动，就会提供给第一晶体管Q5一个放电的信号，这样外置电容C3的电位就是低电平，表示正常工作；如果风扇堵转，第一晶体管Q5就不再放电，恒流源开始对电容C3进行充电，当CT电压升高到3.6V时，比较器A2动作，判断电机堵转，此时恒流源I₁对外置电容C3进行放电，放电的电流是充电电流的1/10；放电期间，输出功率驱动电路全部关断，直到CT电压降低到1.7V，恒流源I₁重新对电容C3进行充电，充电期间，输出功率驱动管开启，风扇重启；如果风扇仍然没有启动，当电压升高到3.6V又进入保护状态；由于充电和放电的电流比是10:1，因此重启和保护的时间比是1:10；所述调速的过程包括：风扇上电启动阶段初期T0，风扇刚上电的时候，电容C2两端的电压为0，RMI电压为0，通过电阻R2对电容C2进行充电，在这个阶段设置最低转速信号输入端RMI的电压始终低于锯齿波信号输入端CPWM端的电压，比较器A4的输出端始终为高电平，晶体管Q8导通，第四晶体管Q10的B极为低电平，这样输出端output始终为高电平，占空比为100%，通过输出功率驱动电路，加在电机线圈L上的电压最高，电机以全速进行启动；启动阶段后期T1，随着对电容C2的充电，当设置最低转速信号输入端RMI电压升高到锯齿波的谷值电压的时候开始，一直到电阻R2和电阻R4分压电压结束；温度检测信号输入端VTH、设置最低转速信号输入端RMI和内部设定的最低速电压，分别跟锯齿波信号输入端CPWM电压比较，只有当锯齿波信号输入端CPWM电压最低的时候，第四晶体管Q10的B极电压才为高，输出为低，随着设置最低转速信号输入端RMI的电压不断升高，占空比在减小；最低速状态T2，集成电路本身设定最低速工作电压，这样即使设置最低转速信号输入端RMI不设置，风扇也能在内置的低速状态下运转；同时通过外围电路设置设置最低转速信号输入端RMI的电压，设置最低转速；在这个阶段，占空比最小；调速状态T3，如果温度升高，热敏电阻R3的阻值就会降低，VTH电压由电阻R1和热敏电阻R3分压得到，随着热敏电阻R3的阻值下降，温度检测信号输入端VTH的电压会不断的降低，温度检测信号输入端VTH比设置最低转速信号输入端RMI和内置的低速电压都要低，这样比较器A3起主要作用，随着温度检测信号输入端VTH的不断降低，输出的占空比不断增加；全速状态T4，如果温度升至很高，导致温度检测信号输入端VTH的电压低于锯齿波的谷值电压，此时输出的占空比为100%，风扇速度最大。