[實用新型]集成反接保護的單線圈直流無刷風扇驅動器

有效

• 申請號: 201520257945.1
• 申請日: 2015-04-27
• 公開（公告）號: CN204755347U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 陳忠志;彭卓;趙翔;溫曉珂
• 申請（專利權）人: 成都芯進電子有限公司
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;H02H11/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李林合

技術領域

本實用新型涉及一種集成反接保護的單線圈直流無刷風扇驅動器。

背景技術

直流無刷散熱風扇目前大規模應用于電腦，家電，工業控制等等。直流無刷散熱風扇的方案中大量采用內置霍爾的驅動芯片來感應轉子的磁場變化實現換相。目前市場上的散熱風扇主要有雙線圈和單線圈兩種類型。

散熱風扇在工廠生產和客戶使用的過程中，會出現因為使用不慎將電源線反接的情況。若風扇的驅動芯片沒有反接保護功能，則會被立刻燒毀。因此風扇在設計過程中必須考慮到反接保護的功能。若芯片不具備反接保護功能，則必須外接二極管來實現反接保護能力。

雙線圈直流無刷散熱風扇在風扇工作效率，噪聲等方面的性能均遜色于單線圈直流無刷散熱風扇。但是由于單線圈和雙線圈的不同，單線圈風扇中的驅動芯片一直未能集成反接保護功能，而是采用外接反接保護二極管與旁路電容的應用方案。

單線圈散熱風扇工作原理如圖1所示，雙線圈風扇的工作原理如圖2所示；其中PMOS和NMOS功率管被簡化成一個開關來表示。

由于兩種風扇結構的不同，使得雙線圈風扇的反接保護功能很容易集成進芯片內部。雙線圈風扇驅動均采用NMOS功率管開漏輸出的方式，芯片設計者只需在功率管之外的其他電路中加入一個很小的二極管即可實現反接保護，如圖3所示。線圈上的大電流不會從實現反接保護功能的二極管上流過。

但是單線圈風扇方案則無法套用雙線圈的這種方式，因為全橋輸出級電路必須有反接保護，此時線圈上的電流會從實現反接保護功能的二極管上流過，而風扇在工作時的工作電流遠遠高于芯片的靜態電流，如圖4所示。若按照雙線圈的反接保護方式來實現，則該二極管的面積必須很大，并且該二極管功耗很高，嚴重影響芯片的性價比和可靠性。因此在單線圈風扇的應用方案中，大家一直采用外接二極管和旁路電容的方式，如圖5所示，但這種方案使得單線圈風扇在制作成本上會高于雙線圈風扇。并且會造成驅動芯片VDD端口電壓波形有脈沖，影響芯片的可靠性，如圖9所示。

因此市場迫切的需要一種低成本的單線圈風扇驅動芯片，內部集成反接保護電路功能。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種集成反接保護的單線圈直流無刷風扇驅動器，以實現在單線圈直流無刷散熱風扇驅動器內部集成反接保護功能。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種集成反接保護的單線圈直流無刷風扇驅動器，包括驅動電路，以及設置在驅動電路的電路模塊公共地端與芯片外部地端之間的有源反接保護電路；驅動電路包括電壓調整器、霍爾傳感器、斬波放大器、比較器以及全橋輸出級電路；電壓調整器的輸入端與外部輸入電源相連接，其輸出端分別連接至霍爾傳感器的第一輸入端、斬波放大器的電源端以及比較器的電源端；有源反接保護電路的輸入端與外部輸入電源連接，其輸出端與驅動電路的電路模塊公共地端相連接；霍爾傳感器的第二輸入端與斬波放大器的公共端相連接，其第一輸出端與斬波放大器的正輸入端相連接，其第二輸出端與斬波放大器的負輸入端相連接；比較器的負輸入端與斬波放大器的輸出端相連接，其正輸入端連接有閾值電壓產生電路，其公共端連接至有源反接保護電路；比較器的輸出端與全橋輸出器的輸入端相連接，全橋輸出器的輸出端連接至風扇線圈。

進一步地，有源反接保護電路包括一電阻、一齊納二極管、一肖特基二極管和第五晶體管；電阻的一端連接至外部輸入電源，另一端分別與齊納二極管的負極端和第五晶體管的柵極相連接；肖特基二極管的正極端與齊納二極管的正極端相連接，其負極端接芯片外部地端；第五晶體管的源極與驅動電路的電路模塊公共地端相連接，其漏極接芯片外部地端。

進一步地，有源反接保護電路包括一電阻、一齊納二極管、第五晶體管和第六晶體管；電阻的一端連接至外部輸入電源，另一端分別與第五晶體管的柵極相和齊納二極管的負極端相連接；第六晶體管的源極分別連接至齊納二極管的正極端以及第六晶體管的柵極，其漏極分別連接至芯片外部地端和第五晶體管的漏極；第五晶體管的源極與驅動電路的電路模塊公共地端相連接。