[實用新型]基于單片機PWM實現的散熱風機自動調速裝置

有效

• 申請號: 200920100877.2
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN201623678U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 徐穎;劉富利;韓洪臣;韋健;管曉磊;李尚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱九洲電氣股份有限公司
• 主分類號: H02P3/06
• 分類號: H02P3/06;H02P7/00;H02P23/00;G05B19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本實用新型屬于一種電機自動控制技術，具體涉及一種散熱風機自動調速技術。

(二)背景技術

在電力電子控制系統中，核心功率器件如MOSFET半導體場效應晶體管、雙極型功率晶體管和絕緣柵雙極型功率晶體管IGBT等應用都會通過較大的電流并且產生大量的熱。為了使功率器件和系統能正常工作，風冷降溫的形式是多數大功率器件采用的冷卻方式，但風冷降溫的風機往往是恒速的，產生的風量也是固定的，而不能根據功率器件和系統的溫度來調整風機的轉速和風量，此實用新型專利正是為了解決此類問題而設計的。

(三)發明內容

本實用型的目的在于提供一種性能可靠，能根據功率器件和系統的溫度無級連續地調節散熱風機轉速的裝置。

本實用型的目的是這樣實現的：散熱風機自動調速裝置是由五部分構成的：單片機處理部分，數據(溫度、電流)采集部分、風機控制部分、報警處理部分、電源部分。本裝置以MSP430F1132單片機為核心，其它各部分分別與單片機系統進行連接，并且由獨立的電源部分進行供電。

本實用新型還有這樣一些技術特征：

1、所述的數據采集部分，是采用負溫度系數的溫敏電阻將需要控制的電流和溫度信號傳送給單片機進行數據處理。

2、所述的風機控制部分是將單片機輸出的風機控制PWM信號，通過光耦隔離轉換到散熱風機控制電路中對風機轉速進行控制。

3、所述的報警處理部分是將單片機接收到的工作信號和數據進行處理上傳。

本實用新型屬于一種電機自動控制裝置，具體涉及的是一種電力電子系統中散熱風機自動調速技術，此裝置可有效的保證散熱風機的工作效率。此設計方案經實踐檢驗，其性能可靠、體積小，造價低廉，具有廣闊的市場前景。

(四)附圖說明

圖1為本實用新型的原理框圖；

圖2為單片機控制部分原理圖；

圖3為單片機輸出的PWM信號示意圖；

圖4為風機控制原理圖。

(五)具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明：

本實施例的原理框圖如圖1所示。

1、單片機控制系統部分

本系統是以MSP430F1132單片機為核心的，通過采集的大功率器件或系統的環境溫度所對應的電壓數據，經過AD轉換運算得到實際溫度值。依據實際溫升的多少通過精準的運算控制，改變單片機內定時器的設定的參數，即用軟件改變PWM的占空比和周期，再由單片機對應的P1.1口輸出PWM電平，通過風機運行時的風機電流所對應的電壓數據，經過AD轉換和參數運算得到實際的風機電流。依據風機電流的大小判斷風機運行的狀態，如果運行狀態不對，可以通過P1.0口輸出高低電平經過光耦的轉換控制風機的啟停，并產生報警信號。在圖2中R7、R8為上拉電阻，R3、R5為限流電阻，R2、R6為分壓電阻，R4為高精度線性溫敏電阻，X1為8M有源晶振，O1、O2為隔離光耦。

2、數據采集部分

本實用新型采用的是負溫度系數的溫敏電阻，即隨著溫度的上升電阻的阻值降低。其主要優點是靈敏度高、工作溫度范圍寬、體積小、熱穩定性好。通過溫度的變化溫敏電阻的阻值在0-10K歐姆之間變化，經過上拉電阻分壓使單片機采樣的電壓在0-2.5伏范圍內，不超過單片機采樣的上下限。數據采集的大功率器件的環境溫度是單片機內定時器輸出PWM的依據，即風機的轉速和外界的環境溫度成正比，同理風機電流與風機的轉速也成正比的，風機的轉速越高風機電流越大。通過采樣風機電流的大小可以判斷風機的運行狀態。

3、風機控制部分

單片機輸出的PWM信號是一種具有固定周期和不同占空比的數字信號，改變風機的轉速就是改變PWM信號的占空比來實現的。PWM信號占空比是由改變單片機內定時器的計數器大小決定的，如圖3所示，單片機輸出的風機控制PWM信號，通過光耦隔離轉換到硬件控制電路控制風機轉速，具體原理如圖4，當PWM信號輸出低電平時，電容E1放電，三極管T1慢慢進入截止狀態，達林頓管T3導通，電容E2充電，風機的輸出電壓隨之逐步升高，同時三極管T4?導通，風機的輸出電流增大，其通過電阻R14使三極管T2導通，E1放電，直到下一個高電平到來。

當PWM信號輸出高電平時，電容E1開始充電，三極管T1慢慢進入導通狀態，達林頓管T3截止，風機繼續運行時，電容E2放電，風機的輸出電壓隨之下降，風機的輸出電流也降低，三極管T2進入截止狀態，E1充電，直到下一個低電平的到來。