[发明专利]用于驱动电子换向风扇电机的电路单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于驱动电子换向风扇电机的电路单元，该电路单元 具有用于驱动风扇电机的绕组的功率级和用于驱动功率级的控制级。本发 明还涉及一种用于冷却具有电子换向风扇电机的电子设备的部件的风扇 模块。

背景技术

为了冷却电子设备(如计算机)的部件，这些部件通常安装在冷却体 上或者设置有冷却体，以便增加它们用于散热的表面面积。通常，为了支 持冷却而使用风扇让空气流偏转到温度关键部件或者元件的冷却体上。通 常不需要风扇以最高旋转速度持续工作。例如在处理器的情况下，只有计 算上非常密集的应用才要求风扇的最大旋转速度。由于风扇的高旋转速度 在多数情况下与带给用户的较高噪声负荷关联，所以希望使风扇的旋转速 度适应于条件并且尽可能多地减少速度。出于这一目的，通常使用例如根 据被冷却的部件的温度来减少风扇旋转速度的控制器。

为了驱动风扇，在电子设备中通常使用如下的电子换向风扇电机，其 相对于集电环-换向电机允许无噪声操作并且以较高运行功率为特征而且 发射更少的电磁干扰辐射。在此，市面上通常将用于驱动电子换向风扇电 机的电路单元与该电机一起集成到一个风扇模块中，该风扇模块可以借助 两个端子接线供应以直流电压以便进行工作。

图2示出了根据现有技术的这种市售的风扇模块的示意性配置。风扇 模块1包括具有绕组或者线圈L1和L2的电子换向风扇电机2，这些绕组 或者线圈代表风扇电机2的固定驱动装置，该固定驱动装置用于提供机械 能量，在此情况下用于提供旋转能量。为了清楚起见，在附图中示出，绕 组L1和L2在风扇电机2外部。绕组L1和L2由功率级3驱动，该功率 级具有与绕组L1和L2分别串联连接的晶体管T1和T2。功率级3由控 制级4驱动，该控制级通过晶体管T1和T2的交替激活来生成定子的旋 转磁场。在风扇电机2中，具有永磁体的转子随着该磁场移动。风扇叶片 由转子驱动。控制级4通常具有检测转子的旋转位置的磁传感器，使得可 以对应于转子的检测位置来驱动功率级3。控制级4经常以包括磁传感器 的紧凑型配置的形式而构造为集成电路。此外已知的是，将功率级3与控 制级4一起集成到共同壳体中。作为其它部件，风扇模块1通常具有：作 为极性反转保护的二极管D2，该二极管与功率级和控制级串联布置；以 及用于平滑工作电压的电容器C2，该电容器与功率级和控制级的工作电 压并联布置。

为了控制风扇模块1的风扇电机2的旋转速度，可以借助于纵向调节 元件来减少风扇模块1的工作电压。然而，当风扇模块1的电压减少时纵 向调节元件上的电压降不利地导致纵向调节元件上的耗散损失，并且该耗 散损失作为热量被耗散。

因此，有利的是，借助于利用脉宽调制的低损耗直流转换器来减少风 扇电压、例如，可能利用图3中所示的根据现有技术的电路。

在根据图3的电路中，图2的风扇模块1借助于直流转换器被供应以 电流，其中直流转换器具有开关晶体管T3、线圈L3、恢复二极管D3(有 时也称为续流二极管D3)和电容器C3。开关晶体管T3利用矩形脉宽调 制信号PWM来驱动，通过该信号来完全地接通或者完全地关断开关晶体 管T3，由此使开关晶体管T3中的耗散损失被最小化。脉宽调制的脉冲占 空比确定直流转换器的输出电压并且也确定风扇电机2的旋转速度。

然而，市售的风扇模块1的风扇电机2的这类旋转速度控制的一个缺 点在于，其除了需要开关晶体管T3和恢复二极管D3之外还需要使用由 线圈L3和电容器C3组成的直流转换器，这首先增加了驱动电路的成本， 其次这与额外空间要求关联，例如与计算机中的主电路板上的空间要求关 联。

作为用于风扇电机的旋转速度控制的另一可能，已知的是，将风扇模 块的功率级的晶体管用作用于脉宽调制的开关元件。在此情况下，针对功 率级的对应驱动而设计了风扇模块的控制级，并且风扇模块除了具有用于 提供工作电压的端子之外还具有输入端，在该输入端上施加信号用于脉宽 调制。然而，这种风扇模块由于更复杂的内部布线、额外端子接线以及具 有数个端子的端子插头而更为昂贵并且通用性较差。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于描述一种用于风扇模块的简单构造和一 种用于驱动电子换向风扇电机的对应电路单元，该电路单元可以通用并且 具有尽可能小数目的端子而且可以用简单的方式通过脉宽调制来控制旋 转速度。