專利名稱：具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流無刷式風(fēng)扇的單芯片控制電路，特別是一種將突波保護(hù)電路整合于直流無刷式風(fēng)扇的具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路。
背景技術(shù)：
就現(xiàn)有的直流無刷式風(fēng)扇的控制電路而言，其電路的驅(qū)動器部分如圖1A所示，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，激磁線圈LA、LB交替動作，一次只有一個有電流，這可經(jīng)由分別在開關(guān)晶體管QA及QB的基極輸入INA、INB達(dá)成。但是，在晶體管由導(dǎo)通至不導(dǎo)通的瞬間，線圈會產(chǎn)生很高的突波電壓，因此晶體管QA及QB需要具有很高的耐壓能力(VCEO大于100V)。
圖1B表示現(xiàn)有的技術(shù)解決突波的一種方法，其利用電容CA、CB做為能量吸收元件，當(dāng)晶體管由開至關(guān)的過程，由于電容的存在，使得激磁線圈上的電流變化率減緩，亦即吸收激磁線圈的能量，進(jìn)而降低突波的大小。電容值愈高，突波可降低愈多，但相對的兩激磁線圖同時導(dǎo)通的時間也愈長，兩激磁線圈所產(chǎn)生的磁場也相互抵消，致使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低，效率變差；另一方面電容值大的電容體積也較大，組裝較麻煩，若取較小值，則突波降低有限，需要耐高壓電容。
圖1C表示另一種現(xiàn)有的解決突波的技術(shù)方法，利用與激磁線圈并聯(lián)的二極管DA與DB，使輸出端OUTA與OUTB電壓不高于VCC+Vdiode，其中Vdiode為二極管順向電壓降，一般為0.7V。此方法可有效去除突波，但由于激磁線圈可通過此二極管而有較長的共同導(dǎo)通時間，會減緩風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，降低其效率。
換言之，若考慮激磁線圈的效率，兩激磁線圈導(dǎo)通時間互補(bǔ)的情況，亦即一個導(dǎo)通、另一為關(guān)閉，其效率最佳。原因在于若兩者同時導(dǎo)通，因激磁線圈所產(chǎn)生磁場方向恰為反向，因此總磁場大小會因彼此互相抵消，減低效率。此外，在無刷式直流風(fēng)扇中，經(jīng)常用的雙線圈繞線方式下，兩激磁線圈之間會有相當(dāng)大的互感，尤其當(dāng)使用雙線同時纏繞的情況尤為嚴(yán)重，此互感可能在非導(dǎo)通激磁線圈的輸出端OUTA與OUTB上造成一較直流電源為高的電壓，其實(shí)際量測值可達(dá)5～15V之間。
由上所述，圖1B、圖1C中，分別藉由提供電容與二極管作為電流路徑使得激磁線圈上的電流變化時間加長，突波因而變小而達(dá)成保護(hù)功能，但也因兩激磁線圈同時導(dǎo)通而降低效率。同時互感的發(fā)生，亦通過此路徑而產(chǎn)生不必要的激磁電流，進(jìn)一步大幅降低效率。
上述現(xiàn)有技術(shù)能適用于一般的無刷式直流風(fēng)扇，其中作為保護(hù)電路的電容或二極管皆以外接方式存在于一般風(fēng)扇中，造成成本上的負(fù)擔(dān)。另一方面，改善突波問題的同時，風(fēng)扇的效率卻明顯地受到影響。此外，電容的可靠性一般不若固態(tài)元件穩(wěn)定，亦為現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)中，外接作為保護(hù)電路的電容或二極管，造成成本上的負(fù)擔(dān)，且在改善突波問題的同時，風(fēng)扇的效率卻明顯地受到影響。故本實(shí)用新型提供一種將突波保護(hù)電路整合于直流無刷式風(fēng)扇的單芯片控制電路，避免上述情形產(chǎn)生。
本實(shí)用新型的一個目的，在于提供一種具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，將突波保護(hù)電路整合于直流無刷式風(fēng)扇的單芯片控制電路內(nèi)，省除外接突波保護(hù)電路的成本。
本實(shí)用新型的另一個目的，在于提供一種將突波保護(hù)電路整合于直流無刷式風(fēng)扇的單芯片控制電路，使風(fēng)扇的效率損失較小的具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路。
根據(jù)以上所述的目的，本實(shí)用新型提供了一種具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，用以推動一直流無刷式風(fēng)扇，所述的直流無刷式風(fēng)扇具有兩相互并聯(lián)的第一激磁線圈與第二激磁線圈，該控制電路包含一外接電壓輸出接腳，連接于兩激磁線圈的一端；一第一輸出接腳，與所述的第一激磁線圈的另一端電性連接；一第二輸出接腳，與所述的第二激磁線圈的另一端電性連接；一第一晶體管，其集電極連接該第一輸出接腳，發(fā)射極連接一接地接腳；第二晶體管，其集電極連接該第二輸出接腳，發(fā)射極連接所述的接地接腳；一保護(hù)該第一晶體管的第一保護(hù)電路，與該第一激磁線圈并聯(lián)，連接于外接電壓輸出接腳與第一輸出接腳之間，由多個二極管及一電阻串聯(lián)構(gòu)成，作為第一保護(hù)電路的一端的電阻連接于所述的外接電壓輸出接腳，作為第一保護(hù)電路的另一端的二極管的陽極連接于所述的第一輸出接腳；保護(hù)該第二晶體管的第二保護(hù)電路，與該第二激磁線圈并聯(lián)，連接于外接電壓輸出接腳與第二輸出接腳之間，由多個二極管及一電阻串聯(lián)構(gòu)成，作為第二保護(hù)電路的一端的電阻連接于所述的外接電壓輸出接腳，作為第二保護(hù)電路的另一端的二極管的陽極連接于所述的第二輸出接腳。
其中驅(qū)動該直流無刷式風(fēng)扇的方式為雙極性驅(qū)動。
其中驅(qū)動該直流無刷式風(fēng)扇的方式為單極性驅(qū)動。
其中該第一保護(hù)電路的該二極管數(shù)目介于2～10個之間，且該電阻的阻值介于10～200Ω之間。
其中該第二保護(hù)電路的該二極管數(shù)目介于2～10個之間，且該電阻的阻值介于10～200Ω之間。
其中該第一保護(hù)電路與該第二保護(hù)電路為完全對稱。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于將突波保護(hù)電路整合于直流無刷式風(fēng)扇的單芯片控制電路內(nèi)，省除外接突波保護(hù)電路的成本，并使風(fēng)扇的效率損失較小。
為對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、特征及其功效有進(jìn)一步了解，茲列舉具體實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。然而，除了詳細(xì)描述外，本實(shí)用新型還可以廣泛地以其他的實(shí)施例施行，且本實(shí)用新型的范圍不受限定，以其權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。
圖1A表示現(xiàn)有的直流無刷式風(fēng)扇的驅(qū)動電路。
圖1B表示現(xiàn)有的具有突波保護(hù)電路的驅(qū)動電路。
圖1C表示另一種現(xiàn)有的具有突波保護(hù)電路的驅(qū)動電路。
圖2表示根據(jù)本實(shí)用新型的直流無刷式風(fēng)扇的驅(qū)動及保護(hù)電路。
圖3表示采用圖2所示的單芯片架構(gòu)以驅(qū)動直流無刷式風(fēng)扇的線路圖，其中二極管DIP用以達(dá)成電源反接逆向保護(hù)的功能。
圖4A表示以圖1A所示電路，在輸出端所測得的電壓對時間的變化圖。
圖4B表示以圖1B所示電路，在輸出端所測得的電壓對時間的變化圖。
圖4C表示以圖1C所示電路，在輸出端所測得的電壓對時間的變化圖。
圖4D表示以圖2所示電路，在輸出端所測得的電壓對時間的變化圖，其中保護(hù)電路采用兩個二極管與一60Ω電阻串聯(lián)而成。及圖4E表示以圖2所示電路，在輸出端所測得的電壓對時間的變化圖，其中保護(hù)電路采用四個二極管與一60Ω電阻串聯(lián)而成。
具體實(shí)施方式
為克服上述突波及互感所引起的問題，本實(shí)用新型采取圖2所示的控制電路，用以推動一直流無刷式風(fēng)扇，包含一外接電壓輸出接腳Vcc；一接地接腳；一第一輸出接腳OUTA，是與該直流無刷式風(fēng)扇的一第一激磁線圈LA電性連接；一第二輸出接腳OUTB，是與該直流無刷式風(fēng)扇的一第二激磁線圈LB電性連接；一第一晶體管QA其集電極連接該第一輸出接腳OUTA，發(fā)射極連接該接地接腳；一第二晶體管OB，其集電極連接該第二輸出接腳OUTB，發(fā)射極連接該接地接腳；一第一保護(hù)電路，由多個二極管DA1、DA2..及一電阻RA所組成，位于該第一晶體管QA集電極與該外接電壓輸出接腳之間，是與該第一激磁線圈LA并聯(lián)，用以保護(hù)該第一晶體管QA；及一第二保護(hù)電路，由多個二極管DB1、DB2..及一電阻RB所組成，位于該第二晶體管QB集電極與該外接電壓輸出接腳之間，是與該第二激磁線圈LB并聯(lián)，用以保護(hù)該第二晶體管QB。在圖示實(shí)施例中，該控制電路的保護(hù)電路由多個二極管DA1～DA6或DB1～DB6串接在一起，再串聯(lián)一個電阻RA或RB而形成。類似于圖1C的保護(hù)電路，采用二極管提供了線圈上電流流通的路徑，因而具有去除突波的效果，相較于圖1C，采用多個二極管的優(yōu)點(diǎn)在于不但去除突波，且使OUTA或OUTB并非僅高于直流電源0.7V，進(jìn)一步改善互感的問題。接著說明為何另外串聯(lián)一個電阻假設(shè)圖2中的電阻RA及RB不存在，由于一般互感所引起的電壓變化多在5～15V之間，即使采用10個二極管串接在一起亦只能有7V的改善，對效率幫助仍不是非常有效，因此在圖2中另外串接了電阻RA及RB，藉此限制了流經(jīng)保護(hù)電路的電流值，延緩降低突波的速度，使得衍生的互感電壓所致的低效率得以克服。較佳實(shí)施例，串接的二極管的個數(shù)為2～10個，電阻的阻值為10～200Ω。
圖2中的線路提供了一異于傳統(tǒng)的保護(hù)方式，若將此串接的二極管、電阻與驅(qū)動晶體管同時并存于驅(qū)動直流風(fēng)扇的芯片內(nèi)，則構(gòu)成一單芯片架構(gòu)，以雙載子集成電路制程而言，內(nèi)建圖2中的二極管與電阻非常容易，因此，圖2所示的驅(qū)動與保護(hù)電路可建立在單芯片架構(gòu)中。
此外，一般無刷式直流風(fēng)扇又可區(qū)分為有無逆向保護(hù)，亦即當(dāng)正負(fù)電源不慎接反時，對風(fēng)扇系統(tǒng)做一保護(hù)，使沒有電流流過。此可藉由一外接二極管來達(dá)成，如圖3所示的DIP。
較佳實(shí)施的情況，上述驅(qū)動直流無刷式風(fēng)扇的方式為雙極性或單極性驅(qū)動。
圖4為各種不同架構(gòu)下的實(shí)際量測結(jié)果，用以佐證本實(shí)用新型前述的推論。在圖4A中為不加任何保護(hù)下的8cm直流無刷式風(fēng)扇的輸出波形，VCC＝12V，工作電流為150mA，周期為10.2ms，可看出明顯的突波，其值大于78V，另外由互感所產(chǎn)生的波形變化為突波之后的波形突起部分也明顯可見。在圖4B中所示為同一風(fēng)扇的輸出波形，但保護(hù)方式為外插電容C＝2.2μF，如圖1B中所示，突波減小到17V左右，電流為155mA，周期為10.4ms，波形其余部分無明顯變化。圖4C所示為將保護(hù)電路更換為一個二極管，如圖1C中所示，輸出波形為方波，交感電壓被完全吸收，導(dǎo)致電流為175mA，周期為12.6ms，效率變差甚多，約為圖4A的70％。圖4D及圖4E為本實(shí)用新型所示的方法的波形。圖4A所用的二極管數(shù)為兩個，電阻為60Ω，結(jié)果工作電流為155mA周期為10.9ms，突波小于20V。在圖4E中所串聯(lián)的二極管數(shù)為四個，串聯(lián)電阻同樣為60Ω，工作電流為152mA，周期為10.4ms，突波約為20V，效率為圖1A的96％，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的保護(hù)方式。
即使本實(shí)用新型是藉由舉出多個較佳實(shí)施例來描述，但是本實(shí)用新型并不限定于所舉出的實(shí)施例，先前雖舉出與敘述的特定實(shí)施例，但是顯而易見地，其它未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。此外，凡其它未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神下，所完成的其他類似與近似改變或修飾，也均包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)，同時應(yīng)以最廣的定義來解釋本實(shí)用新型的范圍，以包含所有的修飾與類似結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，用以推動一直流無刷式風(fēng)扇，所述的直流無刷式風(fēng)扇具有兩相互并聯(lián)的第一激磁線圈與第二激磁線圈，其特征在于，該控制電路包含一外接電壓輸出接腳，連接于兩激磁線圈的一端；一第一輸出接腳，與所述的第一激磁線圈的另一端電性連接；一第二輸出接腳，與所述的第二激磁線圈的另一端電性連接；一第一晶體管，其集電極連接該第一輸出接腳，發(fā)射極連接一接地接腳；第二晶體管，其集電極連接該第二輸出接腳，發(fā)射極連接所述的接地接腳；一保護(hù)該第一晶體管的第一保護(hù)電路，與該第一激磁線圈并聯(lián)，連接于外接電壓輸出接腳與第一輸出接腳之間，由多個二極管及一電阻串聯(lián)構(gòu)成，作為第一保護(hù)電路的一端的電阻連接于所述的外接電壓輸出接腳，作為第一保護(hù)電路的另一端的二極管的陽極連接于所述的第一輸出接腳；保護(hù)該第二晶體管的第二保護(hù)電路，與該第二激磁線圈并聯(lián)，連接于外接電壓輸出接腳與第二輸出接腳之間，由多個二極管及一電阻串聯(lián)構(gòu)成，作為第二保護(hù)電路的一端的電阻連接于所述的外接電壓輸出接腳，作為第二保護(hù)電路的另一端的二極管的陽極連接于所述的第二輸出接腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，其特征是其中該第一保護(hù)電路的該二極管數(shù)目介于2～10個之間，且該電阻的阻值介于10～200Ω之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，其特征是其中該第二保護(hù)電路的該二極管數(shù)目介于2～10個之間，且該電阻的阻值介于10～200Ω之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，其特征是其中該第一保護(hù)電路與該第二保護(hù)電路為完全對稱。
專利摘要一種將突波保護(hù)電路整合于直流無刷式風(fēng)扇的具有突波保護(hù)電路的單芯片控制電路，包含兩個NPN晶體管和兩組由多個二極管及電阻串聯(lián)的保護(hù)電路DA1～DA6、RA及DB1～DB6、RB，其中串接的二極管數(shù)目可視風(fēng)扇系統(tǒng)的架構(gòu)而做調(diào)整，較佳實(shí)施例為由2～10個二極管串接，電阻值亦可隨系統(tǒng)架構(gòu)及二極管的數(shù)目而做匹配，較佳實(shí)施例為10～200Ω。
文檔編號H02H7/08GK2726194SQ200420005310
公開日2005年9月14日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者林逸彬, 林登財(cái) 申請人:易亨電子股份有限公司