專利名稱：一種直流電機調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及直流電機，具體涉及一種直流電機調(diào)速裝置。
背景技術(shù)：
在很多情況下都要求對直流電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，如1、降低噪聲，直流電機對抑制噪聲的需求較高，所以降噪是調(diào)速的主要目的。2、節(jié)電，不需要全速滿負荷運行時降低轉(zhuǎn)速，有利于節(jié)電。3、延長使用壽命，直流電機調(diào)速有利于延長電機的使用壽命。
現(xiàn)有的直流電機調(diào)速控制技術(shù)主要有1、電阻網(wǎng)絡分壓調(diào)速，電阻網(wǎng)絡分壓調(diào)速技術(shù)是調(diào)壓調(diào)速的一種，將電阻直接串并聯(lián)在電源網(wǎng)絡中，通過電阻分壓實現(xiàn)調(diào)速的目的。該技術(shù)主要應用于負載很輕的調(diào)速電路中，負載較重時(例如VO＝48VDC，IO＝1A以上負載)，電阻上的耗能較大，發(fā)熱量較高，需要選用大功率電阻，其體積大、穩(wěn)定性與可靠性差；2、PWM(脈沖寬度調(diào)節(jié))調(diào)速控制，PWM調(diào)速技術(shù)是通過調(diào)節(jié)脈沖寬度實現(xiàn)輸出電壓變化來實現(xiàn)調(diào)速控制，但PWM調(diào)速控制技術(shù)成本較高，電路復雜，不適用于低成本的直流電機調(diào)速場合。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種直流電機調(diào)速裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中直流電機調(diào)速裝置穩(wěn)定性與可靠性差、成本高、電路復雜的缺陷。
本實用新型的技術(shù)方案如下一種直流電機調(diào)速裝置，其包括供電電源、開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路和反饋電壓電阻網(wǎng)絡，所述供電電源提供所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路的輸入電壓，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路控制所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的分壓阻值變化，從而調(diào)節(jié)所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的輸出電壓，所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的輸出電壓控制直流電機的轉(zhuǎn)速。
所述的裝置，其中，所述供電電源輸出直流電源電壓至所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路。
所述的裝置，其中，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路中設置多個極點，通過控制所述極點的接通與斷開，使所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的分壓電阻阻值發(fā)生變化來調(diào)節(jié)其輸出電壓。
所述的裝置，其中，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路對輸入電源電壓和輸出電壓進行濾波，控制開關模式電壓調(diào)整器使能。
所述的裝置，其中，所述極點設置為溫度開關、限位開關或流量開關。
所述的裝置，其中，所述極點設置為繼電器或接觸器觸點。
所述的裝置，其中，所述極點設置為邏輯電平信號。
所述的裝置，其中，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路包括開關模式電壓調(diào)整器、與其電壓輸入端相連的濾波電容、與其電壓輸出端相連的肖特基二極管、與其電壓輸出端相連的電感、與所述電感相連的濾波電容、與其電壓輸入端相連的限流電阻、多個分壓電阻、多個極點，其中所述與其電壓輸入端相連的濾波電容、所述與其電壓輸出端相連的肖特基二極管、所述與其電壓輸出端相連的電感、所述與所述電感相連的濾波電容的另一端接至參考地電壓端，所述限流電阻的另一端與所述開關模式電壓調(diào)整器的開/關引腳相連，所述多個極點中的一個極點一端與所述開關模式電壓調(diào)整器的開/關引腳相連，其另一端接至參考地電壓端，所述多個分壓電阻與其它極點串聯(lián)或并聯(lián)后一端與所述電感相連，另一端接至參考地電壓端。
所述的裝置，其中，所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的電阻分別設置為1/4W金屬膜電阻。
所述的裝置，其中，所述極點的數(shù)量設置為3個。
采用本實用新型所述裝置，與現(xiàn)有直流電機調(diào)速技術(shù)相比，僅用觸點(極點或者電平信號)控制，實現(xiàn)了低成本、小體積、低能耗、高可靠性的進步，達到了有級調(diào)速的效果，提高了電能轉(zhuǎn)換效率。


圖1是本實用新型的組成方框圖；圖2是本實用新型的直流電機三級調(diào)速電路原理圖；圖3是本實用新型的直流風扇三級調(diào)速電路原理圖；圖4是本實用新型的直流風扇三級調(diào)速電路中LM2576HVT-ADJ芯片示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案的實施作進一步的詳細描述。
如圖1所示，本實用新型的直流電機調(diào)速裝置由三部分組成供電電源、開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路、反饋電壓電阻網(wǎng)絡。
供電電源是直流電源電壓，是開關模式電壓調(diào)整器的輸入電壓。開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路是本調(diào)速方案的主體部分，完成對輸入電源電壓和輸出電壓的濾波、控制開關模式電壓調(diào)整器使能等。通過控制觸點的接通與斷開，使反饋電壓電阻網(wǎng)絡分壓電阻阻值發(fā)生變化來調(diào)節(jié)輸出電壓。反饋電壓電阻網(wǎng)絡是開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路的反饋網(wǎng)絡，該電阻網(wǎng)絡電阻全部都是小功率電阻，一般選用1/4W金屬膜電阻即可，不同于電阻網(wǎng)絡分壓調(diào)速中使用的電阻。電阻網(wǎng)絡兩端為輸出電壓，該輸出電壓直接控制小功率直流電機。
圖2為本實用新型的直流電機三級調(diào)速電路原理圖。如圖所示，調(diào)速裝置由一片開關模式電壓調(diào)整器U1及其輸入端濾波電容C1、輸出端肖特基二極管D1、輸出端電感L1、輸出端濾波電容C2、電阻網(wǎng)絡R2～R4、R1為控制ON/OFF端限流電阻、三個極點K1、K2、K3(K1～K3可以是溫度開關、限位開關、流量開關等檢測極點，也可以是繼電器、接觸器觸點，還可以是邏輯電平信號等)組成。其中U1、D1、L1構(gòu)成一個類似BUCK的降壓電路。當K1為斷開狀態(tài)時，U1不工作且沒有輸出電壓，直流電機停轉(zhuǎn)；當K1閉合且K2閉合時，直流電機半速運行；當K1閉合且K3閉合時，直流電機全速運行。通過增加極點可以改變電阻網(wǎng)絡可實現(xiàn)四級、五級等速度。一般以三級速度為典型應用。
圖3介紹了本實用新型的直流風扇三級調(diào)速電路原理圖。由一片開關模式電壓調(diào)整器LM2576HV-ADJ及其外圍電路和兩個溫度開關構(gòu)成三級直流風扇調(diào)壓調(diào)速電路，國內(nèi)外還沒有這樣的調(diào)壓調(diào)速技術(shù)方案。
LM2576HVT-ADJ如圖4所示，管腳說明1腳(Vin)電源48VDC輸入端；2腳(OUTPUT)調(diào)節(jié)后的電壓輸出端；3腳(GND)地；4腳(FEEDBACK)電壓反饋端；5腳(ON/OFF)使能端，ON為使能，通過低溫檔溫度開關的狀態(tài)控制LM2576HV-ADJ的5腳的使能與否。利用兩個溫度開關的極點來控制LM2576HV-ADJ的2腳不同輸出電壓，通過調(diào)壓實現(xiàn)直流風扇調(diào)速。
外圍電路說明C1為LM2576HV-ADJ輸入端濾波電容1；R5為限流電阻，保證5腳為OFF時為高電平；由D1、L1、C2構(gòu)成輸出濾波電路，D1為肖特基二極管，C2不可太小，否則紋波較大；4腳電壓調(diào)節(jié)由電阻網(wǎng)絡R2～R4構(gòu)成，極點K1&K2為低溫檔雙常開點溫度開關，K3為高溫檔常開點溫度開關。
三級調(diào)速功能說明當K1斷開，5腳為高電平時風扇不轉(zhuǎn)，為零速度檔，當K1&K2都閉合時為半速檔，當K1&K3都閉合時構(gòu)成全速檔。
LM2576HV-ADJ的4腳反饋分壓電阻半速、全速計算公式如下VOUT=VREF(1+R2R1)]]>注11K≤R1≤5K，R2＝R2 VREF＝1.23V，半速時R1＝R3+R4，全速運行時R1＝R3。
綜上所述，利用開關模式電壓調(diào)整器實現(xiàn)直流電機調(diào)速電路的優(yōu)點與進步如下1、調(diào)壓調(diào)速利用低壓降高效率的開關模式電壓調(diào)整器，通過觸點的開通與關斷，使其2腳輸出不同電壓來達到不同風扇轉(zhuǎn)速的目的，小功率直流電機領域利用開關模式電壓調(diào)整器實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速方案在國內(nèi)外還沒有，是一個創(chuàng)新。
2、轉(zhuǎn)換效率高，能耗低利用開關模式電壓調(diào)整器實現(xiàn)直流電機調(diào)壓調(diào)速，其電能轉(zhuǎn)換效率達到90％以上，負載電流達到3安培。
3、成本低利用開關模式電壓調(diào)整器實現(xiàn)直流電機調(diào)速電路的成本低，利用開關模式電壓調(diào)整器控制單個直流電機調(diào)速，其成本只有10元左右。
4、高可靠性整個調(diào)速控制電路沒有軟件，全部由硬件電路組成。
5、通用性強可廣泛應用于直流電機、直流風扇的調(diào)壓調(diào)速中，也可應用于直流調(diào)光、直流調(diào)熱系統(tǒng)中。
權(quán)利要求1.一種直流電機調(diào)速裝置，其特征是，其包括供電電源、開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路和反饋電壓電阻網(wǎng)絡，所述供電電源提供所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路的輸入電壓，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路控制所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的分壓阻值變化，從而調(diào)節(jié)所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的輸出電壓，所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的輸出電壓控制直流電機的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述供電電源輸出直流電源電壓至所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路中設置多個極點，通過控制所述極點的接通與斷開，使所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的分壓電阻阻值發(fā)生變化來調(diào)節(jié)其輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路對輸入電源電壓和輸出電壓進行濾波，控制開關模式電壓調(diào)整器使能。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，所述極點設置為溫度開關、限位開關或流量開關。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，所述極點設置為繼電器或接觸器觸點。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，所述極點設置為邏輯電平信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的裝置，其特征是，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路包括開關模式電壓調(diào)整器、與其電壓輸入端相連的濾波電容、與其電壓輸出端相連的肖特基二極管、與其電壓輸出端相連的電感、與所述電感相連的濾波電容、與其電壓輸入端相連的限流電阻、多個分壓電阻、多個極點，其中所述與其電壓輸入端相連的濾波電容、所述與其電壓輸出端相連的肖特基二極管、所述與其電壓輸出端相連的電感、所述與所述電感相連的濾波電容的另一端接至參考地電壓端，所述限流電阻的另一端與所述開關模式電壓調(diào)整器的開/關引腳相連，所述多個極點中的一個極點一端與所述開關模式電壓調(diào)整器的開/關引腳相連，其另一端接至參考地電壓端，所述多個分壓電阻與其它極點串聯(lián)或并聯(lián)后一端與所述電感相連，另一端接至參考地電壓端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征是，所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的電阻分別設置為1/4W金屬膜電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述極點的數(shù)量設置為3個。
專利摘要本實用新型公開了一種直流電機調(diào)速裝置，其包括供電電源、開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路和反饋電壓電阻網(wǎng)絡，所述供電電源提供所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路的輸入電壓，所述開關模式電壓調(diào)整器及其外圍電路控制所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的分壓阻值變化，從而調(diào)節(jié)所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的輸出電壓，所述反饋電壓電阻網(wǎng)絡的輸出電壓控制直流電機的轉(zhuǎn)速。采用本實用新型所述裝置，與現(xiàn)有直流電機調(diào)速技術(shù)相比，僅用觸點(極點或者電平信號)控制，實現(xiàn)了低成本、小體積、低能耗、高可靠性的進步，達到了有級調(diào)速的效果，提高了電能轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02P7/18GK2742674SQ200420094329
公開日2005年11月23日 申請日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者王成武, 徐波 申請人:中興通訊股份有限公司