一种单相无刷直流风扇控制方法技术

本发明专利技术涉及单相无刷直流风扇技术领域,公开了一种单相无刷直流风扇控制方法，在实际使用时，本发明专利技术通过在单相无刷直流风扇进入死区区间前或者在出现异常事件停转前，通过提前向H桥驱动电路中的功率管输入占空比逐渐降低的斩波信号，可以消除母线电压上的毛刺，避免母线电压过高，从而使风扇运行更加稳定，而且不用额外改变单相无刷直流风扇的硬件电路，减少了成本。了成本。了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种单相无刷直流风扇控制方法


[0001]本专利技术涉及单相无刷直流风扇
，具体涉及一种单相无刷直流风扇控制方法。

技术介绍

[0002]无刷直流风扇属于无刷直流电机的一种应用，由于其具有寿命长、转速高等优点，被逐渐使用于各种散热或需要空气流通的场合。无刷直流风扇按照相数不同分为单相无刷直流风扇和三相无刷直流风扇，与三相无刷直流风扇相比，单相无刷直流风扇的器件更少、成本更低，在空间或成本有限的情况下，单相无刷直流风扇更具有优势。
[0003]常见的单相无刷直流风扇包括一个单相外转子永磁无刷直流电机和扇叶。电机包括单相绕组的定子、永磁转子、霍尔传感器和控制电路四部分组成。其中霍尔传感器在外转子磁场极性为N或S时分别输出不同电平状态的信号，控制电路根据该霍尔传感器的输出信号在一个电周期(360
°
电角度)中分为两个180
°
电角度来驱动转子。另外出于成本和空间的考虑，定子的绕组一般使用单绕组方式，该方式下需要采用如图1所示的由四个功率管组成的H桥驱动电路来驱动永磁转子，具体驱动过程如下：
[0004]控制电路首先判断霍尔传感器的值，根据霍尔传感器的值导通功率管Q1和功率管Q4或者导通功率管Q2和功率管Q3，扇叶转动；经过半个电周期，霍尔传感器的值变化，控制电路导通另外两个功率管Q2和功率管Q3或者导通功率管Q1和功率管Q4，然后绕组产生的电磁场继续推动扇叶转动，如此反复下，扇叶持续转动。理想情况下功率管Q1、功率管Q2以及功率管Q3、功率管Q4完全互补，不会因功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4同时导通而导致短路烧坏功率管，但实际情况为功率管打开和关闭都有一定的打开时间和关闭时间，为了避免功率管Q1～功率管Q4同时导通，需要在切换功率管时加上一定时间的死区时间。在死区时间中功率管Q1～功率管Q4截止，但扇叶依然在转动，这个过程中电机处于发电状态，而绕组线圈没有回路，没有电流流过，线圈中的电势会叠加到母线电压上。对于扇叶较大较重的风扇，在风扇启动阶段，需要使用更大的启动占空比去推动扇叶转动，此时电流也就更大，在死区时间电流突降为0，也会导致母线电压出现毛刺。另外，在风扇产生异常事件停转时，例如母线电压过高时触发OVP事件，或者堵转事件都会截断输出，如果单纯的截断功率管，母线电压立即升高，甚至可能超过功率管或电容的耐压值，对器件造成永久性损坏。
[0005]为了避免母线电压过高，现有解决方法都是通过改变硬件电路来解决降低母线电压。例如使用价格更高的固态电容，并增加电容容值，使母线电压更平稳。但是这种方法成本更高，同时当接通电源时，此电容充电可能带来一个较高的瞬间电流尖峰。又或者在功率管Q1～功率管Q4的两端加上二极管来续流。而这种方法同样需要增加成本，并且对于某些小型风扇来说，PCB空间放不下这些二极管。

技术实现思路

[0006]鉴于
技术介绍
的不足，本专利技术是提供了一种单相无刷直流风扇控制方法，通过改变功率管Q1～功率管Q4的控制过程来降低母线电压，消除母线电压上的毛刺，降低风扇损坏的可能性，使风扇运行稳定。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种单相无刷直流风扇控制方法，包括
[0008]H桥驱动电路，被配置于驱动所述单相无刷直流风扇的转子转动，包括功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4，所述功率管Q1的输入端和功率管Q3的输入端电连接，所述功率管Q1的输出端与功率管Q2的输入端电连接，所述功率管Q3的输出端与功率管Q4的输入端电连接，所述功率管Q2的输出端与功率管Q4的输出端电连接；
[0009]检测单元，被配置于检测转子磁场极性；
[0010]主控单元，被配置于接收检测单元的输出信号和控制功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4的通断；在单相无刷直流风扇位于死区区间时，主控单元驱动功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4关断；还包括如下步骤：
[0011]S1：设置单相无刷直流风扇的启动方式；如果单相无刷直流风扇已经转动，则按照方式一启动；如果单相无刷直流风扇处于静止状态，则按照方式二启动；
[0012]方式一：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第一驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一斩波信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；
[0013]在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第二驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二斩波信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；
[0014]方式二：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第三驱动信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断，主控单元先向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一PWM信号，然后输入第三斩波信号，所述第三斩波信号的占空比逐渐降低；
[0015]在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第四驱动信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断，主控单元先向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二PWM信号，然后输入第四斩波信号，所述第四斩波信号的占空比逐渐降低；
[0016]S2：判断单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态，如果是则进入步骤S3；
[0017]S3：根据检测单元的输出的检测信号的电平状态时间计算单相无刷直流风扇的当前换相周期，并根据所述当前换相周期计算后一个换相周期的死区区间，将死区区间的前端点前移N微秒得到变化点；
[0018]在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，
主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第五驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第三PWM信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第五斩波信号；
[0019]在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第六驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第四PWM信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇在变化点和所述死区区间的前端点之间时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第六斩波信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相无刷直流风扇控制方法，包括H桥驱动电路，被配置于驱动所述单相无刷直流风扇的转子转动，包括功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4，所述功率管Q1的输入端和功率管Q3的输入端电连接，所述功率管Q1的输出端与功率管Q2的输入端电连接，所述功率管Q3的输出端与功率管Q4的输入端电连接，所述功率管Q2的输出端与功率管Q4的输出端电连接；检测单元，被配置于检测转子磁场极性；主控单元，被配置于接收检测单元的输出信号和控制功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4的通断；在单相无刷直流风扇位于死区区间时，主控单元驱动功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4关断；其特征在于，包括如下步骤：S1：设置单相无刷直流风扇的启动方式；如果单相无刷直流风扇已经转动，则按照方式一启动；如果单相无刷直流风扇处于静止状态，则按照方式二启动；方式一：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第一驱动信号、向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一斩波信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断；在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第二驱动信号、向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二斩波信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断；方式二：在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q1和功率管Q4中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第三驱动信号和驱动功率管Q2与功率管Q3关断，主控单元先向功率管Q1和功率管Q4中的另一个功率管的控制端输入第一PWM信号，然后输入第三斩波信号，所述第三斩波信号的占空比逐渐降低；在检测单元输出第二电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未在死区区间内时，主控单元向功率管Q2和功率管Q3中的一个功率管的控制端输入控制其导通的第四驱动信号和驱动功率管Q1与功率管Q4关断，主控单元先向功率管Q2和功率管Q3中的另一个功率管的控制端输入第二PWM信号，然后输入第四斩波信号，所述第四斩波信号的占空比逐渐降低；S2：判断单相无刷直流风扇是否进入到稳态工作状态，如果是则进入步骤S3；S3：根据检测单元输出的检测信号计算单相无刷直流风扇的当前换相周期，并根据所述当前换相周期计算后一个换相周期的死区区间，将死区区间的前端点前移N微秒得到变化点；在检测单元输出第一电平状态的检测信号且单相无刷直流风扇未到达变化点时，主控单元向功...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬冬，周毅，
申请(专利权)人：无锡微控智芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：