直流无刷风扇·产品方案说明书
摘要：本文为凌讯微电子电机驱动/BLDC专题文章，详解直流无刷风扇三相全桥方波驱动与霍尔/无霍尔换相控制拓扑，覆盖DC 12V/24V/48V及AC220V款、按键/电位器/PWM多方式调速，面向家用通风降温、电子设备散热、家电配套、工业机柜、车载、温控智能散热等场景，提供高压SJ/SiC MOS、低压LV MOS、光耦与整流桥器件选型清单，为无刷风扇驱动方案设计、器件选型提供参考。
一、产品定义
产品概述：无刷风扇属于散热送风设备，分为交流风扇与直流无刷风扇；直流无刷风扇由主控MCU、三相全桥驱动电路、BLDC无刷电机、扇叶、人机按键、调速模块组成；主控接收按键、电位器或者PWM调速信号，输出换相驱动信号控制电机运转，实现多档位调速或者无级调速；具备堵转保护、转速反馈输出、过热降速功能；广泛用于家电散热、电源设备散热、机柜散热、桌面落地风扇。
基础电气规格
- 供电电压：DC 12V / 24V / 48V；交流款AC220V
- 电机类型：三相无刷直流电机 BLDC
- 驱动方式：三相半桥/全桥方波驱动
- 调速方式：按键档位调速、电位器调速、外部PWM调速
- 位置检测：内置霍尔传感器，部分方案采用无霍尔驱动
- 反馈信号：FG转速输出信号，可实时反馈风扇转速
- 传感器：NTC温度传感器（温控风扇）、母线电流采样
- 保护功能：电机堵转停机保护、过流保护
- 人机交互：按键开关、LED档位指示灯
- 附加功能：温控自动调速、睡眠模式、摇头控制
二、风扇系统拓扑原理图（三相BLDC全桥+FG转速反馈）
拓扑工作原理：外部直流电源输入，经过滤波电路抑制电源纹波；LDO降压为MCU、霍尔元件、指示灯提供稳定低压电源；主控读取按键档位信号、外部PWM调速信号或者NTC温度信号，计算目标转速；采集电机霍尔位置信号，输出换相控制信号至栅极驱动芯片；驱动芯片控制三相MOS桥依次导通，输出三相交变电流驱动无刷电机带动扇叶旋转；电机产生FG转速反馈信号送回主控，实现转速闭环控制；检测母线电流，扇叶卡死时触发堵转保护停机；LED指示灯显示当前运行档位。
三、应用场景分类
1、家用通风降温场景
- 落地扇、台扇、循环扇、壁挂风扇，室内空气循环降温
- 换气扇、卫生间排风扇，排出室内污浊空气
2、电子设备散热场景
- 电脑电源、显卡、机箱散热风扇
- 逆变器、充电桩、开关电源、工业机柜散热风扇
3、家电配套散热
- 投影仪、功放、空气净化器、加湿器内部散热风扇
4、工业设备散热场景
- 变频器、伺服驱动器、PLC控制柜强制风冷风扇
- 光伏逆变器储能设备散热
5、车载通风散热场景
- 车载散热风扇、房车换气风扇，新能源汽车散热器
6、温控智能散热
- 温控风扇，温度高自动提速，低温低速降噪节能
四、功率器件选型推荐表
下表为直流无刷风扇推荐功率器件：高压半桥SJ/SiC MOS、低压半桥LV MOS、光耦及整流桥，适配DC 12V-48V三相BLDC驱动方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R040B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC60R130F | 130mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600F | 520mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SJ MOS | LC65R600D | 520mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS10N65A2 | 460mR/650V | TO220F | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC380M65D | 360mR/650V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压半桥 | SiC MOS | LSC040M65B | 35mR/650V | TO247 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG120N085AG | 4.2mR/120V | PDFN5*6 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG50N15AD | 15.6mR/150V | TO252 | 半桥开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LT80N04AG | 5.5mR/40V | PDFN5*6 | 半桥/Vbus开关管 |
| 低压半桥 | LV MOS | LG160N06AD | 2.2mR/60V | TO252 | 半桥开关管 |
| 高压隔离 | 光耦 | EL357/3516 | C档 | SOP-4 | 过零采集/可控硅隔离驱动 |
| 前级整流 | 整流桥 | GBP510 | 5A/1000V | GBP | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | MSB30B | 3A/1KV | UMSB | 整流桥 |
| 前级整流 | 整流桥 | KBP810 | 8A/1000V | KBP | 整流桥 |
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五、常见FAQ
Q1：无刷风扇与有刷风扇相比有何优势？
A：无刷电机无碳刷摩擦损耗，寿命更长、噪音更低、效率更高，且支持FG转速反馈实现精确控速，是散热风扇主流方案。
Q2：BLDC风扇三相全桥MOS如何选型？
A：DC 12V-48V低压应用选低Rdson LV MOS（如LG160N06AD、LT80N04AG），高压AC款选650V SJ/SiC MOS，兼顾效率与功率密度。
Q3：温控风扇为什么需要转速闭环？
A：通过FG信号实时反馈转速，结合NTC温度闭环调速，高温自动提速、低温降速降噪，既节能又保证散热效果。
本文为凌讯微电子【电机驱动/BLDC】专题技术文章。如需了解电机驱动与电源方案，可浏览网站BLDC无刷电机驱动、开关电源选型指南，也可查看【电源类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部