專利名稱：一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子產(chǎn)品靜音設(shè)計(jì)領(lǐng)域的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制技術(shù)，特別是涉及一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品外形向輕薄小型化，功能向高性能、高功率方向發(fā)展，如何解決電子產(chǎn)品的散熱和靜音這一互相矛盾的兩個(gè)品質(zhì)指標(biāo)成為制約電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心技術(shù)問題之一。由于電子產(chǎn)品實(shí)際工作時(shí)一般不總是發(fā)揮最大的功率，甚至很大部分的時(shí)間，系統(tǒng)只工作在最大功率的50％，甚至更低，故采用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制技術(shù)來降低系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí)的噪音來解決散熱和靜音的矛盾逐漸成為一種流行的解決方案。廣泛應(yīng)用的控制降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的方法是脈寬調(diào)制方法，即調(diào)制風(fēng)扇正極最大電壓的脈寬信號，以控制風(fēng)扇定子的勵(lì)磁繞組被激勵(lì)的時(shí)間來降低轉(zhuǎn)子的速度。
目前的脈寬調(diào)制風(fēng)扇控制方法有一個(gè)很大的缺點(diǎn)無論風(fēng)扇的扇葉靜止于什么位置，當(dāng)風(fēng)扇的正極電壓接通時(shí)，風(fēng)扇內(nèi)的勵(lì)磁繞組立即被激勵(lì)，這會施加給風(fēng)扇瞬時(shí)的隨機(jī)力矩，這種隨機(jī)的力矩極易造成風(fēng)扇外殼的震動，從而產(chǎn)生滴答滴答的噪音，這種噪音因?yàn)轭l率比較低，會引起用戶對聲音品質(zhì)的不良感覺，所以必須予以消除才能使得脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制技術(shù)真正獲得實(shí)際的應(yīng)用。
有鑒于此，本設(shè)計(jì)人基于豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有的脈寬調(diào)制方法的缺陷，而提供一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，使其消除由于脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制技術(shù)引起的風(fēng)扇外殼震動和噪音。
本發(fā)明解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示的一個(gè)無刷式直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子(3)通過位置傳感器感知自身的位置，電機(jī)的各組繞線依次被開關(guān)激勵(lì)，轉(zhuǎn)子(3)趨向和勵(lì)磁繞組(1)取齊從而轉(zhuǎn)動起來(盡管大多數(shù)直流風(fēng)扇的定子一般是最內(nèi)部的軸以及與其連成一體的最外部的風(fēng)扇框，轉(zhuǎn)子是附有扇葉的部分，但對于說明風(fēng)扇的工作原理來說，定子在里面和在外面沒有區(qū)別，所以，在此規(guī)定所有圖形中的定子都是在外面，轉(zhuǎn)子都是在里面)。
從圖2所示的電機(jī)原理圖可以得出以下的機(jī)械動力方程T=Jdωmdt+Bωm+TL]]>
其中T＝轉(zhuǎn)矩(NM)J＝電機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)子的合成慣性角動量ωm＝瞬時(shí)角速度B＝負(fù)載和轉(zhuǎn)子的等效阻尼系數(shù)TL＝載荷的力矩磁極被激勵(lì)時(shí)的瞬時(shí)力矩T=-P2Lsrisirsin(P2θm)]]>T＝轉(zhuǎn)矩(NM)(負(fù)號表示電磁矩的作用是使定子和轉(zhuǎn)子的方向取齊)P＝磁極(2)的個(gè)數(shù)Lsr＝定子和轉(zhuǎn)子取齊時(shí)的互感應(yīng)系數(shù)Ts＝定子的電流Ir＝轉(zhuǎn)子的電流θm＝轉(zhuǎn)子和定子之間的實(shí)際夾角采用脈寬調(diào)制的方法控制風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，一旦脈寬調(diào)制信號給出，不論定子(4)和轉(zhuǎn)子(3)在什么位置，勵(lì)磁繞組(1)立刻被激勵(lì)。從力矩方程里可以看出，此位置對最小化瞬時(shí)力矩是非常重要的，因?yàn)槎ㄗ雍娃D(zhuǎn)子的位置決定他們之間的實(shí)際夾角。這種隨機(jī)的力矩肯定會造成風(fēng)扇外殼的震動，從而產(chǎn)生滴答滴答的轉(zhuǎn)換噪音。
對于轉(zhuǎn)子里一般有永磁步進(jìn)控制器的直流無刷式風(fēng)扇(一般的電子系統(tǒng)風(fēng)扇都采用此種風(fēng)扇)，瞬時(shí)力矩可以簡化為T＝-K×is×sin(θm)其中T＝轉(zhuǎn)矩(NM)(負(fù)號表示電磁矩的作用是使定子和轉(zhuǎn)子的方向取齊)K＝常數(shù)(與電機(jī)的磁極數(shù)和永磁體的大小和磁力有關(guān))IS＝定子的電流θm＝轉(zhuǎn)子和定子之間的實(shí)際夾角可以看出，如果控制通過定子的電流增加率，就可以減少、甚至消除這一瞬時(shí)力矩，從而減弱風(fēng)扇的震動，進(jìn)而降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)換噪音。
依據(jù)本發(fā)明提出的方法利用標(biāo)準(zhǔn)三極管控制向風(fēng)扇給出合適的電流，利用阻容電路控制定子電流的增加率，利用二極管控制風(fēng)扇感應(yīng)的反電壓，即可達(dá)到上述目的。
前述的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其中所述的利用標(biāo)準(zhǔn)三極管控制向風(fēng)扇給出合適的電流是將標(biāo)準(zhǔn)三極管的集電極與被控直流風(fēng)扇的負(fù)極連接。
前述的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其中所述的利用阻容電路控制定子電流的斜率，是在脈寬調(diào)制信號輸入線與標(biāo)準(zhǔn)三極管的基極之間加入一只電阻，在脈寬調(diào)制信號輸入線與控制電源正極之間加入一只電阻，在標(biāo)準(zhǔn)三極管的基極與集電極之間連接一只電容。
前述的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其中所述的利用二極管控制風(fēng)扇感應(yīng)的反電壓，是在直流風(fēng)扇的兩根電源線上并聯(lián)一只二極管，二極管的陰極連接直流風(fēng)扇的正極電源線，二極管的陽極連接直流風(fēng)扇的負(fù)極電源線。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明解決了常規(guī)脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法會引起風(fēng)扇震動和噪音的缺陷，使得脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制技術(shù)真正能夠用到對靜音有較高要求的電子系統(tǒng)中。
綜上所述，本發(fā)明一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其在技術(shù)發(fā)展空間有限的領(lǐng)域中，不論在方法上或功能上皆有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新，且在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。


圖1是本發(fā)明用于說明原理的電機(jī)構(gòu)造圖。
圖2是本發(fā)明用于說明原理的基本電機(jī)電路原理圖。
圖3是本發(fā)明用于三線風(fēng)扇的消除脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速引起風(fēng)扇震動和噪音的電路圖。
圖4是本發(fā)明用于三線或兩線風(fēng)扇的消除脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速引起風(fēng)扇震動和噪音的電路圖。
其中1.勵(lì)磁繞組 2.磁極 3.轉(zhuǎn)子 4.定子DTACHn/ATACH——風(fēng)扇速度反饋線PWMn——脈寬調(diào)制信號輸入線具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其具體實(shí)施方式
、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
請參閱圖3所示的適用于三線或兩線風(fēng)扇的電路圖，本發(fā)明一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其主要包括控制向風(fēng)扇給出合適的電流；控制定子電流的增加率；控制風(fēng)扇感應(yīng)的反電壓三部分。其主要由標(biāo)準(zhǔn)三極管、二極管、電阻和電容所組成。其中將三極管Q1的集電極與被控直流風(fēng)扇的負(fù)極連接，為了使設(shè)備盡量工作在線性區(qū)，最好的設(shè)備是采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的三極管。在三極管Q1的基極與集電極之間跨接一只電容C1，在三極管的基極與風(fēng)扇控制芯片的輸出端PWMN之間用一只電阻R2連接，在風(fēng)扇控制芯片的輸出端PWMN與主板集成電路供電電源之間用一只電阻R1連接，因?yàn)闀r(shí)間常數(shù)和(R1+R2)*C1成正比，R1、R2和C1組成的阻容電路時(shí)間常數(shù)越大，控制定子電流的增加率越慢，效果越好；在被控直流風(fēng)扇的兩根正負(fù)電源線之間并聯(lián)一只二極管D1，D1的陰極接被控直流風(fēng)扇的正極和12V直流電源，D1的陽極接被控直流風(fēng)扇的負(fù)極。加入D1，是避免在開通裝置關(guān)閉后，由于電機(jī)的感應(yīng)特性使得被控直流風(fēng)扇的電壓達(dá)到-15V到-30V，很可能會損壞風(fēng)扇的情況。三極管Q1的發(fā)射極同時(shí)連接一只1Ω電阻和一只100nF電容的一端，1Ω電阻的另一端與主板地線連接而100nF電容的另一端連接主板上風(fēng)扇測試芯片的速度反饋線。當(dāng)此電路中連接一只三線直流風(fēng)扇時(shí)，該風(fēng)扇的風(fēng)扇測速線空置。
請參閱圖3所示的僅適用于三線風(fēng)扇的電路圖，本發(fā)明一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其主要包括的部分和組成元件與上述電路圖相同，將三極管Q1的集電極與被控直流風(fēng)扇的負(fù)極連接，在三極管Q1的基極與集電極之間跨接一只電容C1，在三極管的基極與風(fēng)扇控制芯片的輸出端PWMN之間用一只電阻R2連接，在風(fēng)扇控制芯片的輸出端PWMN與主板集成電路供電電源之間用一只電阻R1連接，三極管Q1的發(fā)射極與主板地線連接，在被控直流風(fēng)扇的兩根正負(fù)電源線之間并聯(lián)一只二極管D1，D1的陰極接被控直流風(fēng)扇的正極和12V直流電源，D1的陽極接被控直流風(fēng)扇的負(fù)極，在被控直流風(fēng)扇的正極與風(fēng)扇測速線之間跨接一只1K電阻，在風(fēng)扇測速線與主板上風(fēng)扇測試芯片的速度反饋線DTACHN之間跨接一只15K電阻，在主板上風(fēng)扇測試芯片的速度反饋線DTACHN與主板地線之間跨接一只10K電阻。
上述圖3中元件的具體參數(shù)是為額定電流為250mA的風(fēng)扇設(shè)計(jì)的，對于功率較大的風(fēng)扇，元件的數(shù)值可能需要改變。選擇的原則是即要滿足當(dāng)前設(shè)定的脈寬調(diào)制信號頻率和占空比決定的時(shí)間常數(shù)，又要滿足風(fēng)扇的回沖電流不大于額定電流，同時(shí)還要保證三極管工作在線性區(qū)的時(shí)間不過長以免其發(fā)熱量過大。
以上所述，僅是本發(fā)明在成本和實(shí)現(xiàn)方式方面的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，例如通過增加元器件得到的復(fù)雜電路，只要是其等效電路或基本功能類似，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，通過調(diào)制直流風(fēng)扇正極最大電壓的脈寬信號來控制風(fēng)扇定子的勵(lì)磁繞組被激勵(lì)的時(shí)間，其特征在于利用標(biāo)準(zhǔn)三極管控制向風(fēng)扇給出合適的電流；利用阻容電路控制定子電流的增加率；利用二極管控制風(fēng)扇感應(yīng)的反電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其特征在于其中所述的利用標(biāo)準(zhǔn)三極管控制向風(fēng)扇給出合適的電流，是將標(biāo)準(zhǔn)三極管的集電極與被控直流風(fēng)扇的負(fù)極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其特征在于其中所述的利用阻容電路控制定子電流的增加率，是在脈寬調(diào)制信號輸入線與標(biāo)準(zhǔn)三極管的基極之間加入一只電阻，在脈寬調(diào)制信號輸入線與控制電源正極之間加入一只電阻，在標(biāo)準(zhǔn)三極管的基極與集電極之間連接一只電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，其特征在于其中所述的利用二極管控制風(fēng)扇感應(yīng)的反電壓，是在直流風(fēng)扇的兩根電源線上并聯(lián)一只二極管，二極管的陰極連接直流風(fēng)扇的正極電源線，二極管的陽極連接直流風(fēng)扇的負(fù)極電源線。
全文摘要
一種消除調(diào)速風(fēng)扇震動噪音的電路，通過加入標(biāo)準(zhǔn)三極管控制向風(fēng)扇給出合適的電流、通過加入阻容電路可以控制定子電流的增加率、通過加入二極管控制風(fēng)扇感應(yīng)的反電壓，解決了常規(guī)脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法會引起風(fēng)扇震動和噪音的缺陷，使得脈寬調(diào)制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制技術(shù)真正能夠用到對靜音有較高要求的電子系統(tǒng)中。
文檔編號H02P6/10GK1531184SQ0311946
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者陶宏芝, 林佑亮, 李恒杰 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司