CN101201633A - 电源供应系统的风扇转速控制电路 - Google Patents

Abstract

一种电源供应系统的风扇转速控制电路，根据该电源供应系统输出的负载状态控制风扇转速，该控制电路包含有：波形产生模块，用以产生震荡波形信号；电压缓冲器模块，电性耦接于该波形产生模块，用以缓冲该震荡波形信号；电流提取模块，用以提取对应该负载状态的电流信号；转速控制信号产生模块，电性耦接于该波形产生模块与该电流提取模块，用以比较该震荡波形信号与该电流信号，并产生转速控制信号；及信号放大模块，电性耦接于该转速控制信号产生模块，用以放大该转速控制信号的振幅，并输出放大后的该转速控制信号至风扇，以控制该风扇的转速。该风扇转速控制电路的优点在于无需增加温度检测的电路而降低成本，而且实时控制转速。

Description

电源供应系统的风扇转速控制电路

技术领域

本发明涉及一种电源供应系统的风扇转速控制电路，特别是一种根据电源供应系统的负载状态控制风扇转速的风扇转速控制电路。

背景技术

在目前服务器的电源标准中，可以分为ATX电源和SSI电源两种，其中ATX电源标准主要用于台式计算机、工作站和低级服务器，而SSI电源标准主要用于各种等级的服务器。

随着计算机处理速度的增加，所需使用的电源功率也随着上升，如此，电源供应系统需要有更佳的散热装置进行散热，以使电源供应系统能在安全温度范围内正常运作，一般常使用的散热装置为风扇，通过检测电源供应系统的温度变化控制风扇作对应的运转，但是温度检测方式有个缺点，即是当电源供应系统运作一段时间后，系统的温度会跟着负载状态上升或下降，此时，温度检测电路会检测到温度产生变化，进而输出信号至风扇转速控制电路控制风扇转速作对应调整，换句话说，此种风扇转速控制方式会因为温度检测时间的关系，使风扇转速控制产生延迟，并非实时依据负载状态进行风扇转速控制，故仍有待改进。

请参照中国台湾专利公告号第M290192号，该专利公开一种风扇控制线路，包括热传感电路及反馈控制电路，该反馈控制电路包括供给风扇电流的驱动部分，该热传感电路将环境温度变化转换为电信号，该反馈控制电路经运算产生控制信号，该控制信号控制该驱动部分供给风扇的驱动电流，从而控制风扇转速。

虽然上述专利已可根据计算机机壳内的温度对风扇进行转速控制，以确保计算机机壳内的温度保持在可接受的范围之内，进而节约系统的功耗，同时降低计算机机壳内的噪音，但其同为温度检测方式的风扇转速控制电路，在风扇转速控制上仍具有延迟的问题。

因此，在目前电源供应系统的风扇转速控制电路中，利用温度检测进行风扇转速控制的方式存在时间延迟的问题，并无法实时依据负载状态进行风扇转速控制，且电源供应系统供应的电源规格种类亦无法满足其它电路的需求。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种电源供应系统的风扇转速控制电路，通过直接提取对应负载状态的电流信号，根据此电流信号产生风扇转速控制信号，以控制风扇转速，借以实时控制电源供应系统的风扇，达到精确控制的目的。

根据本发明所公开的一种电源供应系统的风扇转速控制电路，根据该电源供应系统输出的负载状态控制风扇转速，该控制电路包含有：波形产生模块，用以产生震荡波形信号；电压缓冲器模块，电性耦接于该波形产生模块，用以缓冲该震荡波形信号；电流提取模块，用以提取对应该负载状态的电流信号；转速控制信号产生模块，电性耦接于该波形产生模块与该电流提取模块，用以比较该震荡波形信号与该电流信号，并产生转速控制信号；及信号放大模块，电性耦接于该转速控制信号产生模块，用以放大该转速控制信号的振幅，并输出放大后的该转速控制信号至风扇，以控制该风扇的转速。

如本发明所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其中该电压缓冲器模块为一电压跟随器。

如本发明所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其中该转速控制信号产生模块包含有：运算放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，该第一输入端接收该电流信号，该第二输入端接收该震荡波形信号，该输出端输出转速控制信号；第一电阻，电性耦接于该电流提取模块与该第一输入端之间；第二电阻，电性耦接于该第一输入端与一接地端之间；第三电阻，电性耦接于该电压缓冲器模块与该第二输入端之间；第四电阻，电性耦接于该第二输入端与该接地端之间；及第一电容，电性耦接于该第一电阻与该接地端之间。

如本发明所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其中该信号放大模块为一推挽式放大器电路。

如本发明所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其中该震荡波形信号为三角波信号或锯齿波信号。

如本发明所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其中该转速控制信号为一脉宽调制信号。

借由上述这种电源供应系统的风扇转速控制电路，通过直接检测取得负载的运转电流，并依据负载的运转电流产生转速控制信号至风扇，以使风扇随着负载状态调整转速，如此，除了不需要增加温度检测的电路具有低成本的优点外，在转速控制上，也无温度检测方式具有延迟控制的问题。

以下参考附图详细说明最佳实施例。

附图说明

图1为本发明实施例的系统模块图；

图2为本发明实施例的电压缓冲器模块的电路示意图；

图3为本发明实施例的转速控制信号产生模块的电路示意图；及

图4为本发明实施例的信号放大模块的电路示意图。

其中附图标记说明如下：

10波形产生模块

20电压缓冲器模块

30电流提取模块

40转速控制信号产生模块

50信号放大模块

60风扇

70负载

C1第一电容

C2第二电容

OP1第一运算放大器

OP2第二运算放大器

Q1第一晶体管

Q2第二晶体管

R1第一电阻

R2第二电阻

R3第三电阻

R4第四电阻

R5第五电阻

R6第六电阻

R7第七电阻

具体实施方式

请参照图1，其为本发明实施例的系统模块图。如图1所示，本发明实施例的电源供应系统的风扇转速控制电路包含有波形产生模块10、电压缓冲器模块20、电流提取模块30、转速控制信号产生模块40、信号放大模块50及风扇60，以下分别对各模块进行说明。

波形产生模块10用以产生震荡波形信号，例如，三角波信号或锯齿波信号，本发明实施例的震荡波形信号较佳为锯齿波信号。

电压缓冲器模块20电性耦接至波形产生模块10，用以接收缓冲波形产生模块10输入的震荡波形信号，借以将震荡波形信号与转速控制信号产生模块40隔离，以避免转速控制信号产生模块40的负载效应影响波形产生模块10的输出，接着，电压缓冲器模块20输出震荡波形信号至转速控制信号产生模块40，其中电压缓冲器模块20例如为由运算放大器组成的电压跟随器(voltage follower)。

电流提取模块30与负载70电性连接，用以提取对应负载状态的电流信号，其中电流信号的提取方式例如为使用电阻转换技术，即在电源供应路径上，串接一个低阻值的电阻，当电流流过此电阻时会产生少量压降，如此，便可计算出此时负载70消耗的电流，或者，通过硬件检测电路直接读取电源供应系统的电流共享总线(current sharing bus)中的信号，而电流共享总线于电源供应系统的冗余电源(redundant power)供应模式下，用以提供信号至电源供应器，以使电源供应器对负载70供应均等的电流。

转速控制信号产生模块40电性耦接至电压缓冲器模块20与电流提取模块30，用以比较震荡波形信号与电流信号，并根据比较的结果产生转速控制信号，而转速控制信号为脉宽调制(PWM)信号，其中转速控制信号产生模块40例如为比较运算放大器电路。

信号放大模块50电性耦接于转速控制信号产生模块40，用以放大转速控制信号的振幅，以使转速控制信号符合驱动风扇运转的电压规格，并输出放大后的转速控制信号至风扇60，以控制风扇60的转速，其中信号放大模块50例如为由NPN晶体管与PNP晶体管组成的推挽式(push-pull)放大器电路。

风扇60电性耦接于信号放大模块50，用接收由信号放大模块50输出的转速控制信号，以作对应的运转。

以下说明电路原理：

首先，波形产生模块10产生震荡波形信号(例如，三角波信号)至电压缓冲器模块20，而电压缓冲器模块20将此震荡波形信号缓冲输出至转速控制信号产生模块40，同时，电流提取模块30提取对应负载状态的电流信号，并将电流信号输出至转速控制信号产生模块40，接着，转速控制信号产生模块40比较震荡波形信号与电流信号，并产生转速控制信号。

最后，信号放大模块50接收转速控制信号产生模块40输出的转速控制信号，并放大转速控制信号的振幅，以及输出放大后的转速控制信号至风扇60，以控制风扇60的转速。

请参照图2，其为本发明实施例的电压缓冲器模块的电路示意图。如图2所示，本发明实施例的电压缓冲器模块20包括有第一运算放大器OP1，而第一运算放大器OP1具有第一输入端(即正相输入端)、第二输入端(即反相输入端)与输出端，其中第二输入端电性耦接至输出端，以构成信号反馈回路，第一运算放大器OP1的第一输入端接收波形产生模块10产生的震荡波形信号，并由输出端输出震荡波形信号，通过电压缓冲器模块20的特性，避免转速控制信号产生模块40的负载效应使震荡波形信号失真。

请参照图3，为本发明实施例的转速控制信号产生模块的电路示意图。如图3所示，本发明实施例的转速控制信号产生模块40包括有第二运算放大器OP2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第一电容C1，以下说明电路组件的连接关系：

首先，第二运算放大器OP2具有第一输入端(即正相输入端)、第二输入端(即反相输入端)与输出端，而第一输入端接收电流提取模块30输出的电流信号，第二输入端接收电压缓冲器模块20输出的震荡波形信号，输出端输出转速控制信号。

第一电阻R1电性耦接于电流提取模块30与第一输入端之间，第二电阻R2电性耦接于第一输入端与一接地端之间，第三电阻R3电性耦接于电压缓冲器模块20与第二输入端之间，第四电阻R4电性耦接于第二输入端与接地端之间，第一电容C1电性耦接于第一电阻R1与接地端之间，另外，第二电容C2电性耦接于电压源与接地端之间。

请参照图4，其为本发明实施例的信号放大模块的电路示意图。如图4所示，本发明实施例的信号放大模块50包括有第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6及第七电阻R7，以下说明电路组件的连接关系：

首先，第一晶体管Q1为NPN晶体管，第一晶体管Q1的集电极电性耦接至第五电阻R5的第二端，而第五电阻R5的第一端电性耦接至电压源，第一晶体管Q1的基极电性耦接至第二晶体管Q2的基极、第六电阻R6的第二端与第七电阻R7的第一端，第一晶体管Q1的发射极电性耦接至第二晶体管Q2的发射极，第二晶体管Q2的集电极电性耦接至第七电阻R7的第二端与接地端，而第六电阻R6的第一端接收转速控制信号，通过信号放大模块50的特性，将转速控制信号放大至符合驱动风扇运转的电压规格。

综合以上所述，本发明的电源供应系统的风扇转速控制电路除了无需增加温度检测电路成本的优点外，还可根据负载状态对风扇转速作实时控制，使风扇控制更为精确。

虽然本发明上述的较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本申请所附的权利要求所界定者为准。

Claims (6)

1.一种电源供应系统的风扇转速控制电路，根据该电源供应系统输出的负载状态控制风扇转速，该控制电路包含有：

波形产生模块，用以产生震荡波形信号；

电压缓冲器模块，电性耦接于该波形产生模块，用以缓冲该震荡波形信号；

电流提取模块，用以提取对应该负载状态的电流信号；

转速控制信号产生模块，电性耦接于该波形产生模块与该电流提取模块，用以比较该震荡波形信号与该电流信号，并产生转速控制信号；及

信号放大模块，电性耦接于该转速控制信号产生模块，用以放大该转速控制信号的振幅，并输出放大后的该转速控制信号至风扇，以控制该风扇的转速。

2.如权利要求1所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其特征在于该电压缓冲器模块为一电压跟随器。

3.如权利要求1所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其特征在于该转速控制信号产生模块包含有：

运算放大器，具有第一输入端、第二输入端与输出端，该第一输入端接收该电流信号，该第二输入端接收该震荡波形信号，该输出端输出转速控制信号；

第一电阻，电性耦接于该电流提取模块与该第一输入端之间；

第二电阻，电性耦接于该第一输入端与接地端之间；

第三电阻，电性耦接于该电压缓冲器模块与该第二输入端之间；

第四电阻，电性耦接于该第二输入端与该接地端之间；及

第一电容，电性耦接于该第一电阻与该接地端之间。

4.如权利要求1所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其特征在于该信号放大模块为推挽式放大器电路。

5.如权利要求1所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其特征在于该震荡波形信号为三角波信号或锯齿波信号。

6.如权利要求1所述的电源供应系统的风扇转速控制电路，其特征在于该转速控制信号为脉宽调制信号。

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