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486857 五、發明說明（i ) [發明領域] 本發明為關於，争聯連接多數個之直流風扇以驅動之 情況下所使用之驅動電路。 [以往技術] 第6圖為表示，串聯連接多數個之直流風扇而驅動之 情況之一般直流風扇驅動電路之電路圖'在此表示驅動2 個直流風扇之情況。 在第6圖中，1為對於直流風扇供給電力之直流電源， 此例表示48V之直流電壓。2為依據風扇驅動指令信號而 動作之驅動電路3以驅動並控制之半導體開關，該半導體 開關2閉路（ON)時，由直流電源i對於争聯接線之直流風 扇4a、4b施加直流電壓。5為期使施加於串聯接線之直流 風扇4a、4b之兩端之電壓平衡之電壓平衡電路，將電阻 6a、6b分別並聯接線於直流風扇4a、仆。此電阻以、“ 必須小於直流風扇4a、4b之阻抗。 在此，第7圖表示以往之驅動電路驅動之情況之電壓 波形。 一般之直流風扇使用無制馬達，當串聯接線時，内裝 於馬達之旋轉驅動用開關元件之導通控制之漣波電流即互 相影響，而直流馬達之兩端發生尖銳狀（spike)狀之電壓。 但是，其平均電壓成為直流電源1之電源電壓（48v)之一半 之電壓（24V)。 在第6圖中，7為例如為曰本之特開平8_1〇7697號公 報所記載之直流風扇之異常檢測電路，分別並聯接線於直 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ---------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311627 486857
五、發明說明（2 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 流風扇4a、4b，並且由曾納二極體8a、8b與限流電阻9a、 9b與光輕合器i〇a、i〇b以檢測超載電壓。 一般市售之直流風扇對於旋轉拘束（1〇(^)具有保護機 能，當檢測出旋轉拘束時即施行自動停止動作，由此減低 本身之電力消耗。並且，如果在數秒後解除旋轉拘束時， 使直流風扇再度旋轉。在所串聯接線之直流風扇4a、4b 中，有1個發生旋轉拘束或遺忘接線，或直流風扇電線斷 線等異常時’由該直流風扇所有之本身之保護機能，使直 流風扇4電壓平衡電路5與異常檢測電路7並聯接線之電 路之阻抗上昇，結果由於該並聯電路兩端電壓上昇，異常 檢測電路7動作而檢測出異常。 [欲解決之問題] 但是’以往之直流風扇驅動電路在串聯接線之各直流 風扇4a、4b之兩端，發生尖銳狀之漣波電壓如第7圖所示， 因此可能超出直流風扇之容許電壓而破壞直流風扇。若使 電阻6a、6b之電阻值成為充分小之數值，可以抑制該電壓 漣波到某程度，但是需要相當大熱容量之電阻，因而產生 常時發熱之損失，因此由節省能量之規點論之並不適宜。 再者’由於流通於半導體開關之電流亦增大，而必須有大 容量之半導體開關2，由此形成阻礙減低成本，小蜜化之 主要原因。 再者’若使電阻6a、6b之電阻值過分減小時，則當發 生某1直流風扇之旋轉拘束或遺忘接線，或電源線斷線等 異常時’直流風扇4a、4b之兩端也不發生過電壓，而有無 ^------— t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 2 311627 486857 A7 B7 五、發明說明（3 ) 法由異常檢測電路7檢測出異常之可能性。此時，有在未 判斷異常之狀態下放置之危險性，而使機器之可靠性降 低0 近年來，在冷卻反相器（inverter)用等種種機器中，使 用廉價而泛用性高之低電壓之無刷直流風扇之情況增加， 而在無低電壓之直流電源之情況下，必須使多數個直流風 扇形成串聯接線，由此前述問題更難於避免。 本發明為解決刖述問題而研發者，其目的在於提供一 種在無適宜之低電壓直流電源，而必須使多數個直流風扇 串聯接線而驅動時，可以使直流風扇以不會破壞之狀態下 旋轉之廉價，而且可靠性高，可以節省能量之直流風扇驅 動電路。 本發明之目的亦在於提供一種發生異常時可以迅速檢 測異常而停止對於直流風扇之電力供給之直流風扇驅動電 路0 [解決問題之手段] 本發明之直流風扇驅動電路具備：對於直流電源串聯 接線而由該直流電源供給電源電壓而驅動之多數之直流風 扇；以及為使施加於該串聯接線之各直流風扇之兩端之電 壓抑制於該直流風扇之容許施加電壓以下以使其平衡於預 定之電壓而使用之多數之輸出能動元件。 前述電壓平衡電路係使用電壓驅動型能動元件為前述 輪出能動元件為特徵者。 另又具備異常檢測電路，用以依據流通於前述輪出能 本紙張尺度適用，國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ^ ^------- 3 311627 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -丨線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486857 A7 B7 五、發明說明（4 ) 動元件之電流之檢測值以檢測直流風扇之旋轉拘束及未接 線等異常狀態為特徵者。 再者’前述電壓平衡電路係具備，用以使前述直流電 源之電源電壓均勻分壓為直流風扇之串聯個數部分之多數 之分壓電阻同時，前述電壓驅動型能動元件係在串聯接線 之各直流風扇之接線點連接N型MOSFET與P型MOSFET 之一對之同時，共同連接N型MOSFET與P型MOSFET 之控制電極，並將該控制電極連接於多數之分壓電阻之各 分壓點以補償施加於各直流風扇之電壓之不平衡成分為特 徵者。 再者’前述異常檢測電路係具備：對應於N型MOSFET 與P型MOSFET之連接構造而設置，且其輸出端子連接於 有線OR閘（wired OR gate)，使各FET分別導通而使大於 預定值以上之電流流通之期間導通之光偶合器（PHOTO COUPLER)，並且依據該連接於有線〇R閘之光耦合器之輸 出檢測出直流風扇之異常狀態。 [圖式簡單說明] 第1圖為表示本發明之一實施例之直流風扇驅動電路 之電路圖。 第2圖為表示第1圖之動作之波形圖。 第3圖為表示第1圖之電壓平衡電路及異常檢測電路 之詳細狀況之電路圖。 第4圖為說明第3圖之動作之波形圖。 第5圖為表示本發明之另一實施例之直流風扇驅動電 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ·ϋ ϋ n n Hi n n 一 i II ϋ eammm n n 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公爱了 4 311627 486857 ·Α7 B7 五、發明說明（5 ) 路之電路圖。 第6圖為表示以往之直流風扇驅動電路之電路圖 第7圖為表示以往裝置之動作之波形圖。 [符號說明] 1 直流電源 3 驅動電路 5、5a、5b電壓平衡電路 7 異常檢測電路 9a、9b 限流電阻 11a、lib、11c分壓電阻 14a、14b 基極電阻 15b PNP型電晶體 17、22 上昇電阻 電容器 電晶體
2 半導體開關 4、4a、4b、4c直流風扇 6a、6b、13a、13b 電阻 8 a、8 b 曾納二極體 10a、10b 光耦合器 12a、13b、12c、12d MOSFET 15a 16 18 20 NPN型電晶體 邏輯電源 二極體 基極電阻 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 19 21 [實施例] 第1圖為表示本發明之實施例之直流風扇驅動電路之 電路圖。第1圖申，1為對於直流風扇供給.電力之直流電 源。本例中供給48V之直流電壓^ 2為依據風扇驅動指令 信號動作之驅動電路3所驅動控制之半導+ 體開關2導通(㈣時，由直流電源線= 風扇4a ' 4b施加直流電壓。5a為控制電路，用以使施加 於串聯接線之直流風扇4a、4b之兩端之電壓平衡於預定電 壓，亦即為電壓平衡電路，該電壓平衡電路“之構成包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311627 --------^ — -------•線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 486857 A7 -B7 五、發明說明（6 ) 括：在半導體開關2閉路時以直流電源1之電源電壓（48V) 之中點電壓a(24V)分壓之分壓電阻11a、lib;以及作為用 以補償施加於直流風扇4a、4b之電壓之不平衡成分所需之 電壓驅動型半導體元件之N型MOSFET 12a與P型 MOSFET 12b 〇 該 N 型 MOSFET 12a 與 P 型 MOSFET 12b 為對應於串聯接線之直流風扇4a、4b交替連接，此等控制 電極之閘極共同連接於分壓電阻11a、11b之分壓點a。 其次，說明電壓平衡電路5a之動作原理。 例如，直流風扇4a、4b之連接點b之電壓低過中點電 壓 a(24V)有臨限電壓（threshold voltage)(亦即 MOSFET 之 閘極閾值電壓：約2V)以上時，對於N型MOSFET 12a之 閘極-射極間施加正值電壓，由此使N型MOSFET 12a導 通’當N型MOSFET 12a導通時流通電流而使阻抗以等效 值下降，a點與b點之電位趨向相等值。並且，P型MOSFET 12b之閘極-射極間由於施加正值偏壓而必定成為不導通。 反之，b點之電壓亦比較中點電壓a(24v)高出臨限電 壓成分（約2V)以上時，p型MOSFET 12b之閘極-射極間有 負值電壓施加，P型MOSFET 12b即導通。P型MOSFET 12b 導通時，即流通電流而使阻抗以等效值下降，a點與b點 之電位趨向相等值。並且此時N型MOSFET 12a之閘極-射極間施加負值偏壓，因此必定成為不導通。 依前述原理’使以往發生於直流風扇4a、4b之兩端之 尖銳狀之漣波電壓受到抑制，而成為直流風扇之容許施加 電壓以下值。具體言之，此時可以抑制於大約24V土 2 V以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ·11!11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
本紙張尺度適財@國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) 6 311627 486857 A7 • —__ B7 五、發明說明（7 ) 下之值。 第2圖之電壓波形表示此種狀態。並且，圖中之電壓 平衡電路5a係使用電壓驅動型之MOSFET作為輪出元 件，當然亦可以使用電流驅動型之雙極型電晶體，但由於 使用MOSFET時，電阻11a、lib可以使用高電阻值，而 且可以由少數之零件以廉價構成電壓平衡效果彼大之電 路。 其次’第3圖為對前述電壓平衡電路5 a添加直流風扇 之異常檢測電路之詳細電路圖。 在第3圖中，11a、lib、12a、12b為與第}圖相同之 分壓電阻與N型MOSFET及P型MOSFET。圖中13a、13b 分別為用以檢測流通於MOSFET 1 2a、1 2b之電流用電流檢 測用電阻，該電阻值設定，過大時會使流通於MOSFET 12a、12b之電流受到限制而使電壓平衡能力降低，因而設 定於低值。圖中14a、14b分別為NPN型電晶體15a PNP 型電晶體15b之基極電阻，當電阻13a、13b之壓降成為臨 限電壓（約0.6V)以上時，分別使電晶體15a、15b導通，使 電流經過限流電阻9a、9b向光耦合器l〇a、10b流通。16 為異常檢測電路用之邏輯電源，17為連接於有限〇R閘之 光耦合器10a、10b之拉昇電阻，18為阻止逆流用二極體， 19為濾波器用之電容器，20為電晶體21之基極電阻，22 為拉昇電阻。 其次，就第3圖所示之直流風扇之異常檢測電路之動 作，參照第4圖所示之電壓波形說明於後。 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- -線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7 311627 486857 ·Α7
五、發明說明（8 ) 首先，當直流風扇正常旋轉時，在第2圖中已說明對 於直流風扇4b之施加電壓，即如第4八圖所示，由電壓平 衡電路5a僅抑制尖銳狀之電壓，由此抑制電壓漣波。此 時，第3圖所示之異常檢測電路之e點之電位在電壓平衡 電路5a動作，M〇SFET 12a或12b僅以流通預定之電流以 上之期間，使光耦合10b導通而成為第4B圖所 示。再者，由於遽波器電路之作用d點之電位成為第化 圖所示。d,點之電位由於確保Η位準（臨限電壓〇 6V以 上)’異常檢測信號(e點之電位)即成為如第切圖所示而維 持L位準而判斷為正常。 其次’說明-方之直流風扇成為旋轉拘束狀態之情況 之動[在此，表示直流風扇4a成為旋轉拘束之情況。當 直流風扇4a成為旋轉拘束時，直流風扇内部之保護機能檢 測旋轉拘束而自動停止動作，由此以減低本身之電力消耗 之狀態’表觀上成為直流風扇4a之阻抗增加之狀態。由於 此，直流電源、1(48V)之電屋對於直流風扇I#以不平 衡狀施加。若不具有電麼平衡電路，而以該狀態放置時， 即形成對於直流風扇钝繼績施加過電壓之狀態，而最壞之 情形有可能引起直流風扇4a燒損之危險性。 在此，.星過電魔平衡電路5a之動作，使N型m〇sfet ⑶導通而流通電流’如第4A圖所示，將直流風扇朴之 施加電愿抑制於容許範圍内。再者，第3圖所示之異常檢 測電路之c點之電位即如第4B圖所示’經過光輛合器心 之導通成為」再者，d點之電位成如裳仏圖所示， (cNS)A4 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 --t · I *---
n n n I 8 311627 486857 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 9 A7 B7 五、發明說明（9 ) 由電容器19與基極電阻20及電晶體21之基極-射極間之 阻抗所決定之時常數緩慢下降，當越過臨限電壓（約〇6V) 時，e點之電位如第4D圖所示變化為η位準，由此認定 為異常狀態。遇定該異常狀態時，由驅動電路3使半導體 開關2不導通，將直流風扇i4a、1仆之直流電壓切斷。由 於此，可以抑制當作電壓平衡電路5&之輸出元件之 MOSFET 12a、12b之損失所引起之過熱，可以由很小之額 定電流之元件構成。 前述之例為說明直流風扇4a之旋轉拘束之情形，惟 直流風扇4b旋轉拘束亦同樣可以檢測異常。再者，亦可以 檢測直流風扇之一方未連接，直流風扇電源線之斷線時之 異常。由於此，可以將風量降低引起之冷卻效率之惡化防 患於未然，而可以獲得高可靠性之機器。 再者，前述之例為表示2個直流風扇之情形，但對於 驅動串聯接線3個以上之直流風扇之情形也完全相同。第 5圖表示串聯連接3個直流風扇之電路構成。 第5圖中，1至3為與第1圖中所說明者相同之直流 電源、半導體開關，以及驅動電路。4a、、4c為串聯接 線之3個直流風扇，5b為電壓平衡電路。該電壓平衡電路 5b為，如圖所示由3個分壓電阻11&、111)、1]^，；^型及^ 型MOSFET 12a、12b、12c、12d所構成。再者，多數之直 流風扇串聯連接驅動時，同樣地增加電阻與m〇sfet即 可。亦即將控制電極之閘極共同連接，由此連接於分壓電 阻之各分壓點，俾使N型M〇SFET與p型m〇Sfet之對 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 311627 n n n n n n ϋ n n n ΛΜ§§ I 0 n .1.1 n n 1-1 n n^a,v 1 n ·ϋ n ϋ i 1 n flu I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 486857 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明（10 ) 連接於串聯連接之直流風扇之各連接點即可。 以上之實施例，可以在無適當之直流電源，需將低電 壓之直流風扇多數個串聯連接而驅動時，可以將施加於直 風扇之尖銳狀之連波電壓抑制於容許範圍内，由此在不 會破壞直流風扇之狀態下旋轉。再者，設如發生旋轉拘束 等異常時，迅速檢測其異常，由此可以停止對於直流風扇 之電力供給，因此可以抑制所發生之損失於最小限度，可 以由廉價之小型零件構成，可以獲得高可靠性，而且節省 能源之直流風扇之驅動電路。 [發明效果] 如前所述，本發明具備：使用將施加於串聯接線之各 直流風扇之兩端之電壓抑制於該直流風扇之容許電壓以下 而使其平衡於預定之電壓之多數之輸出能動元件之電壓平 衡電路，再者使用電壓驅動型能動元件作為輸出能動元 件，因此並當無適當之低電壓之直流電源，需要串聯接線 多數個直流風扇而驅動時，可以使直流風扇旋轉而不會損 壞。由此可以獲得廉價、可靠性高，而且節省能源之直流 風扇驅動電路。 再者，由於包括異常檢測電路，用以依據檢測前述輸 出能動元件之電流以檢測直流風扇之旋轉拘束及未接線等 異常狀態，因此發生異常狀態時可以迅速檢測出異常而停 止對於直流風扇之電力供給。 再者’前述電壓平衡電路具備多數使前述直流電源之 電源電壓均勻分壓為直流風扇之串聯個數部分之分壓電阻 t氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4i721〇 χ --- 度10 311627 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 486857 參 ： A7 ， B7 五、發明說明（11 ) 之同時，前述電壓驅動型能動元件係對於串聯連接之各直 流風扇之連接點連接N型MOSFET與P型MOSFET之對 之同時，亦共同連接N型MOSFET與P型MOSFET之控 制電極，而且將該控制電極連接於多數之分壓電阻之各分 壓點，將施加於各直流風扇之電壓之不平衡予以補償，因 此在設有適當之低電壓之直流電源而必須串聯連接多數個 之直流風扇而驅動時，可以使直流風扇旋轉而不會損壞， 而可以獲得廉價、高可靠性，而且節省能源之直流風扇驅 動電路。 再者，前述異常檢測電路係對應於N型MOSFET與P 型MOSFET之連接構成設置，輸出端子連接於有線OR 閘，各FET分別導通而僅有流通預定值以上之電流之期間 導通之光耦合器，依據連接於該有線OR閘之光耦合器之 輸出檢測出直流風扇之異常狀態，因此可以由廉價之構 成，在發生異常時迅速檢測出異常而停止對於直流風扇之 電力供給。 ϋ ϋ n —1 1 1 i I n n n ϋ— 1 · n n m m a— n n 一 .口y I n n n «ϋ n mat ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 311627