一种带过流和短路保护功能的风扇控制电路

技术领域

本发明涉及机床散热风扇控制技术领域，具体涉及带过流和短路保护功能的风扇控制电路。

背景技术

随着当今电子技术的高速发展，电子元器件不断的向小型化和密集化发展，并且自身的功率也不断的提高，使得电子产品单位面积产生的热量不断增加，如果热量不能及时散发，将会形成局部高温，从而使电子元器件产生故障，影响其工作稳定性及使用寿命。产品散热能力显得至关重要，因此风冷设计不断引领整个散热系统市场的前进和创新，同时也影响着产品工作的稳定性。为了增加产品的散热能力，通常在产品上增加风扇结构以用于当温度过高时进行散热，然而现有的风扇控制电路不具有故障检测功能，当风扇出现故障时，无法及时发现和处理，造成产品或风扇的损坏。

发明内容

本发明提出了一种带过流和短路保护功能的风扇控制电路，该控制电路解决了现有风扇电路无法检测风扇工作出现故障的问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种带过流和短路保护功能的风扇控制电路，包括供电模块和开关模块，还包括故障信号输出模块，所述故障信号输出模块包括用于采集控制电路电流的电流采集电路和用于判断风扇工作状态的比较电路；所述电流采集电路包括采样电阻R6，所述采样电阻R6串联在所述开关模块中；所述比较电路包括电阻R15、电阻R16、电阻R17、比较器U1A以及比较器U1B，所述电阻R15、电阻R17和电阻R16依次串联在电源和地之间，所述比较器U1A和比较器U1B组成窗口比较器，所述窗口比较器的上、下限比较电压输入引脚分别接在电阻R17的两端，所述窗口比较器的输入端与所述采样电阻R6连接，所述窗口比较器的输出端可输出故障信号。

进一步地，还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括三极管U4，所述三极管U4的基极与采样电阻R6连接，发射极接地，集电极与所述开关模块的控制端连接。

进一步地，所述过流保护电路中还设有低通滤波电路，所述低通滤波电路包括电阻R5和电容C5，所述电阻R5串联在三极管U4的基极与采样电阻R6之间，所述电容C5并联在三极管U4的基极和地之间。

进一步地，还包括短路保护电路，所述短路保护电路包括电阻R2、电容C3、稳压管D3、电阻R11以及三极管U5；电阻R2的一端与风扇的一端连接，另一端与稳压管D3的阴极和电容C3的一端连接，稳压管D3的阳极与电阻R11的一端和三极管U5的基极连接，电阻R11的另一端接地，三极管U5的发射极接地，集电极与所述开关模块的控制端连接。

进一步地，还包括短路保护辅助电路，所述短路保护辅助电路包括电阻R3、电阻R10以及三极管U3，所述电阻R3的一端与控制信号连接，另一端与电阻R10的一端和三极管U3的基极连接，电阻R10的另一端接地，三极管U3的发射极接地，集电极与所述稳压管D3的阴极连接。

与现有技术比较，本发明所述的带过流和短路保护功能的风扇控制电路具有以下优点，通过设置电流采集电路和窗口比较电路，可以通过电流采集电路采集风扇的工作电流，并通过比较电路判断风扇工作是否正常，同时当风扇工作在异常情况时由窗口比较器发出故障信号，进而可以及时发出报警信息。

附图说明

图1为本发明公开的风扇控制电路的电路框图；

图2为本发明公开的风扇控制电路的结构图。

图中：1、供电模块，3、故障信号输出模块，4、过流保护电路，5、短路保护电路。

具体实施方式

如图1和图2所示为本发明公开的带过流和短路保护功能的风扇控制电路，包括供电模块1和开关模块，供电模块包括二极管D1和稳压管D2，二极管D1的阳极与+24V电源连接，阴极与风扇的输入端连接用于给为风扇供电，稳压管D2至于二极管D1的阴极与地之间用于保证输入风扇的电压的稳定；开关模块包括电阻R8、电阻R9、三极管U2、MOS管Q1、电阻R1和电阻R12，电阻R8一端与控制信号连接，另一端与电阻R9的一端和三极管U2的基极连接，电阻R9的另一端接地，三极管U2的发射极接地，集电极接MOS管Q1的栅极，电阻R1一端与二极管D1的阴极连接，另一端与电阻R12的一端和MOS管Q1的栅极连接，电阻R12的另一端接地，电阻R1和电阻R2构成分压电路用于为MOS管Q1提供开通电压，MOS管Q1的漏极与风扇连接，源极与地连接，本实施例中，MOS管采用IRFR24N15D型号。

还包括故障信号输出模块3，所述故障信号输出模块包括采样电阻R6、电阻R15、电阻R16、电阻R17、比较器U1A和比较器U1B，采样电阻R6连接在MOS管的源极与地之间，用于采集MOS管Q1上的流过的电流形成采样电压，电阻R15、电阻R17和电阻R16串联形成分压电路，电阻R15的另一端接电源，在本实施例中，电阻R15的一端接3.3V电源，电阻R16的另一端接地，比较器U1A和比较器U1B组成窗口比较器，比较器U1A的同相输入端连接在电阻R15和电阻R17的公共端用于设定门限比较器的上限比较电压，本实施例中，上限比较电压设置为0.84V，比较器U1B的反相输入端连接在电阻R17和电阻R16的公共端用于设定门限比较器的下限比较电压,本实施例中，下限比较电压设置为0.08V，比较器U1A的反相输入端和比较器U1B的同相输入端连接在MOS管Q1的源极，采样电阻R6采集MOS管Q1上的电流形成采样电压，并将采样电阻R6上的采样电压与门限比较器的上下限电压进行比较，门限比较器的输出端与控制器(图中未示出)连接，控制器上连接有报警模块，当风扇工作异常，电流过大或过小时，采样电阻R6上的采样电压将大于0.84V或小于0.08V，此时门限比较器输出故障信号(图中为FAN_BACK信号)给控制器，控制器接收到故障信号后发出故障报警。在比较器U1A的反相输入端与地之间还设有滤波电容C6。

进一步地，还包括过流保护电路4，所述过流保护电路4包括三极管U4，三极管U4的基极与MOS管Q1的源极连接，发射极接地，集电极与MOS管Q1的栅极连接，采样电阻R6的采样电压用作三极管U4的工作电压，在风扇正常工作时，采样电阻R6上是电压低于三极管U4的导通电压，三极管U4断开，MOS管Q1控制风扇的开关，当电路发生过流时，采样电阻R6上的电压高于三极管U4的导通电压，三极管U4打开，MOS管Q1的栅极被拉低，MOS管Q1被关闭，进而控制风扇停止工作，以避免风扇因长时间过流工作而损坏，进一步的，过流保护电路中还设有低通滤波电路，低通滤波电路包括电阻R5和电容C5，电阻R5串联在三极管U4的基极与MOS管的源极之间，电容C5并联在三极管U4的基极和地之间，当风扇工作过程中，电路中可能会出现电流波动，低通滤波电路用于防止三极管U4误动作。

进一步地，还包括短路保护电路5，所述短路保护电路5包括电阻R2、电容C3、稳压管D3、电阻R11以及三极管U5；电阻R2的一端与风扇的一端连接，另一端与稳压管D3的阴极和电容C3的一端连接，稳压管D3的阳极与电阻R11的一端和三极管U5的基极连接，电阻R11的另一端接地，三极管U5的发射极接地，集电极与所述开关模块的控制端连接。当风扇短路时，稳压管D3的阴极的电压接近电源电压(24V)，此时，电阻R2、稳压管D3和电阻R11形成分压电路，使得稳压管D3的阳极端电压高于三极管U5的导通电压，三极管U5导通，进而将MOS管Q1的栅极电压拉低，MOS管关闭，风扇停止工作。同时，设置有电阻R2和电容C3，电阻R2和电容C3组成充电电路，延缓D3阴极端电压上升速率，进而降低U5基极开通速度，保证风扇的正常启动。因为风扇本身启动需要时间，C3与R2组成的RC充电电路需要与风扇启动时序相匹配，若RC时间小于风扇启动时间，可能在风扇启动过程中异常的开启U5，并关断Q1，导致启动异常。

进一步地，还包括短路保护辅助电路，所述短路保护辅助电路包括电阻R3、电阻R10以及三极管U3，所述电阻R3的一端与控制信号连接，另一端与电阻R10的一端和三极管U3的基极连接，电阻R10的另一端接地，三极管U3的发射极接地，集电极与所述稳压管D3的阴极连接，当控制信号输入高电平时，三极管U3导通，电容C3上的电荷可以通过三极管U3释放，可以实现在风扇关闭时，释放电容C3上的电荷，防止电路的误动作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。