CN101004182B

CN101004182B - 风扇系统及其控制装置

Info

Publication number: CN101004182B
Application number: CN200610006104A
Authority: CN
Inventors: 林明谚; 邓文平; 刘铭龙; 黄躍龙
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: CN101004182A

Abstract

一种风扇系统的控制装置接收启始电压及警示信号，该风扇系统具有至少一风扇，该控制装置包括启动控制单元以及驱动单元。当接收该启始电压时，该启动控制单元产生启动控制信号且经过预定时间后，停止送出该启动控制信号，而当接收该启始电压及该警示信号时，该启动控制单元产生该启动控制信号；该驱动单元分别与该启动控制单元及该风扇电性连接，接收且依据该启动控制信号，控制该风扇的转速。

Description

风扇系统及其控制装置

技术领域

本发明是关于一种风扇系统及其控制装置，特别关于一种以较低转速启动的风扇系统及其控制装置。

背景技术

一般而言，电子系统都具有风扇系统作为散热之用，并且该风扇系统具有控制装置以及至少一风扇，以提供该电子系统通过该控制装置控制该风扇的转速，使得该风扇系统的该风扇可配合该电子系统的实际运转状况而调整该风扇的转速。举例而言，当该风扇系统应用于外部系统且该外部系统的处理器使用比例高时，其所产生的热量相对较高，此时该外部系统则可通过该控制装置以调高该风扇的转速，以符合散热需求。反之，当处理器处于闲置状态时，则该风扇的转速即可相对降低，以达到节能省电的功效。

请参阅图1所示，为一种已知风扇系统的控制装置10与外部系统1共同操作的示意图。该控制装置10包括转速控制单元11以及驱动单元12，该驱动单元12可为驱动芯片。该转速控制单元11具有电源端及信号输入端。该电源端连接外部的电压源V以作为电源，而该信号输入端接收该外部系统1所发出的目标转速控制信号101，并且依据该目标转速控制信号101以产生转速控制信号102。该驱动单元12依据该转速控制信号102控制风扇13的转速。

该控制装置10于刚启动时，无法及时送出该转速控制信号102，造成该风扇13会以最高转速运转，而产生启动电流过大的情况。此外，当排除该风扇13的故障情况后(例如该风扇13被异物卡住)，该控制装置10重新启动时，亦无法及时送出该转速控制信号102，故使该风扇13以最高转速运转，而产生启动电流过大的情况，上述的两种情况都将造成客户系统端无谓的能源浪费及该风扇在高速运转下所发生温升的问题。

因此，如何提供一种风扇系统及其控制装置于该风扇启动或重新启动时，以较低转速启动，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种于启动或重新启动时，以较低转速启动的风扇系统及其控制装置。

缘是，为达上述目的，依据本发明的一种风扇系统的控制装置接收启始电压及警示信号，该风扇系统具有至少一风扇，该控制装置包括启动控制单元以及驱动单元，该启动控制单元包括用于接收启始电压的第一开关元件。当接收该启始电压时，该启动控制单元产生启动控制信号且经过预定时间后，停止送出该启动控制信号；而当接收该启始电压及该警示信号时，该启动控制单元产生该启动控制信号；该驱动单元分别与该启动控制单元及该风扇电性连接，接收且依据该启动控制信号，控制该风扇的转速。

为达上述目的，依据本发明的一种风扇系统接收启始电压及警示信号，该风扇系统包括至少一风扇以及一控制装置.该控制装置包括启动控制单元及驱动单元，该启动控制单元包括用于接收启始电压的第一开关元件，该驱动单元分别与该启动控制单元及该风扇电性连接；当该启动控制单元接收该启始电压时，该启动控制单元产生启动控制信号且经过预定时间后，停止送出该启动控制信号；而当接收该启始电压及该警示信号时，该启动控制单元产生该启动控制信号；该驱动单元接收且依据该启动控制信号，控制该风扇的转速.

承上所述，因依本发明的一种风扇系统及其控制装置通过该启动控制单元，控制该风扇于启动或重新启动时，以较低转速启动。与已知技术相较，本发明能够解决启动电流过大的问题，避免该风扇的元件损坏或因转速过快造成温升。

附图说明

图1为一种已知风扇系统的控制装置与外部系统共同操作的示意图；

图2为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置的示意图；

图3为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置的一电路图；

图4为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置的另一电路图；

图5为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置的开关元件的特性曲线图；以及

图6为图4中的风扇转速的示意图。

元件标号说明：

2 外部系统 10、20 控制装置

11、23 转速控制单元 12、22 驱动单元

101、94目标转速控制信号 102、95 转速控制信号

13、3 风扇 21 启动控制单元

91 启始电压 92 警示信号

93 启动控制信号 96 半速控制信号

Q₁～Q₃ 开关元件 R₁～R₁₀ 电阻器

C₁～C₂ 电容器 B 基极

C 集极 E 射极

G 栅极 S 源极

D 漏极 V 电压源

V_th 信号输入端 I_d 电流

RMI 半速信号输入端

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的一种风扇系统及其控制装置。

请参阅图2所示，为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置20可与外部系统2配合使用，且该风扇系统具有至少一风扇3。该控制装置20接收启始电压91及警示信号92。其中，该启始电压91由外部的电压源V所提供，该控制装置20接收该启始电压91后即开始作动。该控制装置20包括启动控制单元21、驱动单元22以及转速控制单元23。

当接收该启始电压91时，该启动控制单元21产生启动控制信号93，本实施例的该启动控制信号93可为高电位信号，并且经过预定时间后，该启动控制单元21停止送出该启动控制信号93。而当接收该启始电压91及该警示信号92时，该启动控制单元21产生该启动控制信号93至该驱动单元22。

该驱动单元22分别与该启动控制单元21及该风扇3电性连接，接收且依据该启动控制信号93控制该风扇3的转速。于本实施例中，该驱动单元22可具有信号输入端V_th及半速信号输入端RMI。该信号输入端V_th与该启动控制单元21电性连接以接收该启动控制信号93，并且依据该启动控制信号93控制该风扇3的转速。

该转速控制单元23接收该启始电压91，且依据该启始电压91及目标转速控制信号94，而产生转速控制信号95及/或半速控制信号96至该驱动单元22。其中，该目标转速控制信号94是由该外部系统2所提供的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。此外，该转速控制单元23将该半速控制信号96送至该驱动单元22的该半速信号输入端RMI，使该驱动单元22可依据该半速控制信号96控制该风扇3的转速，例如最低转速。

本实施例的该驱动单元22可为驱动芯片。一般而言，该启动控制信号93与该转速控制信号95的电压高低与该风扇3的转速成反比，意即当该启动控制信号93与该转速控制信号95的电压越低时，该风扇3的转速越快，则该风扇3的启动电流较大。反之，当该启动控制信号93与该转速控制信号95的电压越高时，该风扇3的转速越慢，则该风扇3的启动电流较小。另外，依据该驱动芯片的规格，当该信号输入端V_th接收的电压大于最低转速电压时，则该驱动芯片控制该风扇3以最低转速运转。

该外部系统2可通过该控制装置20控制该风扇3的转速以达到散热需求，当该外部系统2与该控制装置20启动时，该外部系统2可能需先进行初始化动作而无法发出该目标转速控制信号94，此时该启动控制单元21产生该启动控制信号93以控制该风扇3的转速，使该风扇3以低转速或最低转速运转，以避免该风扇3的启动电流过大；并且经过预定时间后，该启动控制单元21停止送出该启动控制信号93，而若该外部系统2初始化完成，即可发出该目标转速控制信号94以控制该风扇3的转速。此外，若该风扇3运转异常时，该控制装置20会收到该警示信号92，例如风扇3被异物卡住而无法运转时，此时该启动控制单元21产生该启动控制信号93控制该风扇3以较低转速运转；并且当异常情况排除后，该风扇3重新启动时，该控制装置20产生该启动控制信号93以避免该风扇3的启动电流过大，而造成该风扇3的元件损坏。

请同时参阅图3，为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置的电路图。该启动控制单元21具有多个开关元件Q₁、Q₂、多个电阻器R₁～R₄及电容器C₁。其中，本实施例的开关元件Q₁、Q₂可为晶体管或其它具有开关功能的电子元件。

该开关元件Q₁的源极S与该电压源V电性连接，以接收该启始电压91。该电阻器R₁的一端与该开关元件Q₁的该源极S电性连接，该电容器C₁的一端与该电阻器R₁的另一端电性连接，且该电容器C₁的另一端接地。

该电阻器R₂的一端与该开关元件Q₁的漏极D电性连接，且该电阻器R₂的另一端与该驱动单元22的该信号输入端V_th电性连接。该电阻器R₃的一端与该电容器C₁的该端电性连接，且该电阻器R₃的另一端接地。该开关元件Q₂的基极B接收该警示信号92，且该开关元件Q₂的集极C与该开关元件Q₁的栅极G电性连接，该开关元件Q₂的射极E接地.此外，本实施例中，该电阻器R₄的一端与该电容器C₁的该端电性连接，且该电阻器R₄的另一端与该开关元件Q₂的该集极C电性连接，使得该开关元件Q₂的该集极C与该开关元件Q₁的该栅极G通过该电阻器R₄电性连接。

该转速控制单元23具有开关元件Q₃、多个电阻器R₅～R₉及电容器C₂。其中，本实施例的开关元件Q₃可为晶体管或其它具有开关功能的电子元件。

该电阻器R₅的一端与该电压源V电性连接，以接收该启始电压91。该开关元件Q₃的集极C与该电阻器R₅的另一端电性连接，该开关元件Q₃的基极B接收该目标转速控制信号94，该开关元件Q₃的射极E接地。该电阻器R₆的一端与该开关元件Q₃的该基极B电性连接，且该电阻器R₆的另一端与该电阻器R₅的该端电性连接。

该电阻器R₇的一端与该开关元件Q₃的该集极C电性连接，且该电容器C₂的一端与该电阻器R₇的另一端电性连接。该电容器C₂的该端与该驱动单元22电性连接，且送出该转速控制信号95。

该控制装置20操作方式如下：当该外部系统2与该控制装置20同时启动时，该外部系统2进行初始化作动而无法送出该目标转速控制信号94并且该控制装置20未收到该警示信号92，此时该开关元件Q₁的该栅极G与该源极S之间因为接收该启始电压91的输入，而使得该开关元件Q₁导通，且同时该开关元件Q₂、Q₃不导通，使该启动控制信号93送至该驱动单元22。此时该启动控制信号93的电压值约为该启始电压91的电压值，假设该启始电压91的电压值大于该最低转速电压，即可使该风扇3以最低转速运转。

此外，该控制装置20启动时，该电容器C₁开始充电，经过该预定时间后，该电容器C₁与该电压源V的电压差到达特定电压差时，该开关元件Q₁不导通以停止送出该启动控制信号93，其中，该预定时间为该电容器C₁的充电时间，可依据实际需求选择该电容器C₁的电容值，以决定该预定时间的长短。

此时，若该外部系统2已完成初始化动作，即可提供该目标转速控制信号94，此时该开关元件Q₃导通，且该开关元件Q₁、Q₂为不导通，因此该转速控制单元23依据该目标转速控制信号94产生该转速控制信号95至该驱动单元22，使得该驱动单元22依据该转速控制信号95控制该风扇3的转速。

该控制装置20通过该启动控制单元21控制该风扇3启动时，以最低转速运转以避免启动电流过大。此外，该转速控制单元23还可具有二个电阻器R₈、R₉，该电阻器R₈的一端与该电阻器R₅的该端电性连接，该电阻器R₈的另一端与该电阻器R₉的一端电性连接以形成分压电路，用以提供该半速控制信号96至该驱动单元22的该半速信号输入端RMI。

另外，当该风扇3异常时，该控制装置20接收到该警示信号92，此时该开关元件Q₂导通，使得该开关元件Q₁导通，因此使该启动控制信号93送至该驱动单元22，使该风扇3以最低转速运转，以避免该风扇3的启动电流过大。接着当异常情况排除后，该警示信号92停止送入该控制装置20且该控制装置20重新启动，此时该开关元件Q₁导通，该开关元件Q₂、Q₃不导通，使该启动控制信号93送至该驱动单元22，以控制该风扇3以最低转速运转，以防止启动电流过大。此外，当该控制装置20与该外部的电压源V分离时，该电容器C₁残存的电荷可经由该电阻器R₃放电，作为重置(reset)，以避免下次开启时，产生误操作。

另外，请参阅图4为本发明较佳实施例的一种风扇系统的控制装置的另一电路图。

本实施例的该控制装置与图3的该控制装置20不同之处在于，该启动控制单元21还具有电阻器R₁₀，其一端与该电阻器R₁的该另一端电性连接，且另一端与该电容器C₁的该端电性连接。

当该控制装置20启动时，该开关元件Q₁的该栅极G与该源极S的电压差V_gs约为

其中V为该电压源的电压值，于本实施例中，可调整该电阻器R₁及该电阻器R₁₀的比值，使得V_gs为较大的电压差，例如-3V。

请参阅图5的该开关元件Q₁的特性曲线图，当该电容器C₁充电时，V_gs缓缓上升(图中所示例如是-6V到-1V)而通过该开关元件Q₁的电流I_d(如图4所示)以较缓慢的速度下降(图中所示例如是-5I到0I)，使得通过该驱动单元22的电流能够得到控制，并使该驱动单元22的该信号输入端V_th的电压缓慢下降，因此该驱动单元22依据该信号输入端V_th的电压，控制该风扇3的转速缓慢上升，即可达到软启动(soft-start)的功效(如图6所示)。

本发明亦揭露一种风扇系统具有至少一风扇以及一控制装置，该风扇及该控制装置可与上述实施例的该风扇3及该控制装置20具有相同的构成与功能，在此不加以赘述。

综上所述，因依本发明的一种风扇系统及其控制装置通过该启动控制单元，控制该风扇于启动或重新启动时，以较低转速启动。与现有技术相较，本发明能够解决启动电流过大的问题，避免该风扇的元件损坏或因转速过快造成温升。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求范围中。

Claims

1.一种风扇系统的控制装置，接收启始电压及警示信号，该风扇系统具有至少一风扇，该控制装置包括：

启动控制单元，包括用于接收启始电压的第一开关元件，当接收该启始电压时，产生启动控制信号且经过预定时间后，停止送出该启动控制信号，而当接收该启始电压及该警示信号时，产生该启动控制信号；以及

驱动单元，分别与该启动控制单元及该风扇电性连接，接收且依据该启动控制信号，控制该风扇的转速。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中该启动控制单元还包括第二开关元件，当接收该启始电压时，该第一开关元件导通且该第二开关元件不导通，而当接收该启始电压及该警示信号时，该第一开关元件及该第二开关元件导通。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其中该启动控制单元还包括：

第一电阻器，其一端与该第一开关元件的用于接收启始电压的一端电性连接；

第一电容器，其一端与该第一电阻器的另一端电性连接，且另一端接地；

第二电阻器，其一端与该第一开关元件的漏极电性连接，且另一端与该驱动单元电性连接；

第三电阻器，其一端与该第一电容器的连接第一电阻器的该端电性连接，且另一端接地；以及

第二开关元件，包括一基极以接收该警示信号，且包括一集极与该第一开关元件的栅极电性连接。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其中该第一开关元件为场效应晶体管，该第二开关元件为双极型晶体管，且该第一开关元件的源极接收该启始电压，该第一开关元件的栅极与该第一电阻器的该另一端电性连接，该第一开关元件的漏极与该第二电阻器电性连接，而该第二开关元件的基极接收该警示信号，该第二开关元件的集极与该第一开关元件的栅极电性连接，该第二开关元件的射极接地。

5.根据权利要求3所述的控制装置，其中该预定时间是依据该第一电容器的充电时间而定。

6.根据权利要求3所述的控制装置，其中该启动控制单元还包括第四电阻器，其一端与该第一电容器的连接第一电阻器的该端电性连接，且另一端与该第二开关元件的集极电性连接。

7.根据权利要求3所述的控制装置，其中该启动控制单元还包括第十电阻器，第一电容器的所述一端通过该第十电阻器与第一电阻器的所述另一端电性连接。

8.根据权利要求1所述的控制装置，还包括转速控制单元，接收且依据该启始电压产生转速控制信号及半速控制信号至该驱动单元。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其中该转速控制单元依据该启始电压及目标转速控制信号，以产生该转速控制信号至该驱动单元。

10.根据权利要求8所述的控制装置，其中该转速控制单元包括：

第五电阻器，其一端接收该启始电压；

第三开关元件，该第三开关元件为双极型晶体管，包括一集极与该第五电阻器的另一端电性连接；

第六电阻器，其一端与该第三开关元件的基极电性连接；

第七电阻器，其一端与该第三开关元件的集极电性连接；以及

第二电容器，其一端与该第七电阻器的另一端电性连接，且送出该转速控制信号。

11.根据权利要求10所述的控制装置，其中该转速控制单元还包括第八电阻器及第九电阻器，该第八电阻器的一端与该第五电阻器的用于接收启始电压的该端电性连接，该第八电阻器的另一端与该第九电阻器的一端电性连接，且提供该半速控制信号。

12.根据权利要求1所述的控制装置，其中该启始电压的值大于该驱动单元的最低转速电压。

13.根据权利要求1所述的控制装置，其中该驱动单元为驱动芯片，且该驱动芯片提供该警示信号。

14.一种风扇系统，接收启始电压及警示信号，该风扇系统包括：

至少一风扇；以及

控制装置，包括启动控制单元及驱动单元，该驱动单元分别与该启动控制单元及该风扇电性连接，该启动控制单元包括用于接收启始电压的第一开关元件，当该启动控制单元接收该启始电压时，该启动控制单元产生启动控制信号且经过预定时间后，停止送出该启动控制信号，而当接收该启始电压及该警示信号时，该启动控制单元产生该启动控制信号，该驱动单元则接收且依据该启动控制信号，控制该风扇的转速。