CN101929476B - 一种风扇转速控制电路及风扇装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子产品机箱散热领域，提供了一种风扇转速控制电路及风扇装置，风扇转速控制电路包括：依次连接的信号侦测比较电路、跃变信号放大电路和线性放大电路；信号侦测比较电路用于侦测系统温度，当系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号；跃变信号放大电路将跃变控制信号放大后输出；线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制所述风扇实现转速的跃变。本发明提供的风扇转速控制电路采用信号侦测比较电路对系统温度进行侦测，当系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号经跃变信号放大电路放大，线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制风扇实现转速的跃变，使得风扇高速旋转，加快了散热的速度，将系统内部热量在短时间内排放出来。

Description

一种风扇转速控制电路及风扇装置

技术领域

本发明属于电子产品机箱散热领域，尤其涉及一种风扇转速控制电路及风扇装置。

背景技术

电子产品的系统主机(例如普通家用台式电脑)机箱内部的电子元器件运行需要消耗的功率有很大一部分以热量的方式散发出来，造成机箱内部温度的升高；而大多数电子器件会因为温度的升高而影响电性品质并且减少使用寿命，为了解决此问题，现有技术通常是在系统内部装风扇，采用强制风冷的方式来给系统散热。

目前常用的系统散热方式是采用一种普通的风扇转速控制线路：该风扇转速控制线路通过一热敏电阻来侦测系统温度变化情况、用一个三极管作为信号放大电路来控制风扇的转速；该线路简单、成本较低；但该线路对风扇转速的控制区间相对很窄(一般范围在800～1000RPM左右)导致风扇转速慢，系统内部的热量不能很快的被排除。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风扇转速控制电路旨在解决现有风扇转速控制电路的控制区间很窄导致风扇转速慢，系统内部的热量不能很快的被排出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种风扇转速控制电路，包括线性放大电路，所述线性放大电路的输出端连接风扇；所述风扇转速控制电路还包括：依次连接的信号侦测比较电路和跃变信号放大电路；所述跃变信号放大电路的输出端连接至所述线性放大电路的输入端；

所述信号侦测比较电路用于侦测系统温度，当所述系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号；

所述跃变信号放大电路将所述跃变控制信号放大后输出；

所述线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制所述风扇实现转速的跃变。

其中，所述信号侦测比较电路进一步包括：第一温度感应元件、第一分压电阻、第二分压电阻、可调电压基准单元以及第一限流电阻；

所述第一温度感应元件的第一端接电源，第一温度感应元件的第二端依次串联第一分压电阻以及第二分压电阻后接地；

所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的串联连接端连接至所述可调电压基准单元的控制端；

所述可调电压基准单元的输入端接地，所述可调电压基准单元的输出端通过所述第一限流电阻连接至所述电源，所述可调电压基准单元的输出端作为所述信号侦测比较电路的输出端与所述跃变信号放大电路的输入端连接

其中，所述信号侦测比较电路还包括：连接于所述可调电压基准单元的控制端与输出端之间的第一电容。

其中，所述第一温度感应元件为热敏电阻。

其中，所述跃变信号放大电路进一步包括：第一开关管、第二开关管、第三分压电阻、第四分压电阻、第二限流电阻以及第三限流电阻；所述第三分压电阻的一端作为所述跃变信号放大电路的输入端与所述信号侦测比较电路的输出端连接，所述第三分压电阻的另一端通过所述第四分压电阻接地所述第三分压电阻与所述第四分压电阻的串联连接端连接至所述第一开关管的控制端所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的输入端通过所述第二限流电阻连接电源，所述第一开关管的输入端还连接至所述第二开关管的控制端；所述第二开关管的输出端作为所述跃变信号放大电路的输出端与所述线性放大电路的输入端连接，所述第二开关管的输入端通过所述第三限流电阻连接电源。

其中，所述跃变信号放大电路还包括：二极管以及反馈电阻；所述二极管的阴极连接至所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的串联连接端，所述二极管的阳极通过所述反馈电阻连接至所述第一开关管的输入端。

其中，所述跃变信号放大电路还包括：连接于所述第一开关管的控制端与地之间的第二电容。

其中，所述第一开关管为第一三极管，所述第二开关管为第二三极管，所述第一三极管的基极连接至所述第三分压电阻与所述第四分压电阻的串联连接端；所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过所述第二限流电阻连接电源，所述第一三极管的集电极还连接至所述第二三极管的基极所述第二三极管的发射极作为所述跃变信号放大电路的输出端与所述线性放大电路的输入端连接，所述第二三极管的集电极通过所述第三限流电阻连接电源。

其中，所述线性放大电路进一步包括：第二温度感应元件、第五分压电阻、第六分压电阻、第三开关管；所述第二温度感应元件、所述第五分压电阻以及所述第六分压电阻依次串联连接至电源与地之间；所述第五分压电阻与所述第六分压电阻的串联连接端作为所述线性放大电路的输入端与所述跃变信号放大电路的输出端连接，所述第五分压电阻与所述第六分压电阻的串联连接端还连接至所述第三开关管的控制端；所述第三开关管的输出端接地，所述第三开关管的输入端作为所述线性放大电路的输出端连接风扇。

本发明实施例的另一目的在于提供一种风扇装置，其包括风扇以及用于控制所述风扇转速的风扇转速控制电路；所述风扇转速控制电路为上述风扇转速控制电路。

本发明实施例提供的风扇转速控制电路采用信号侦测比较电路对系统温度进行侦测，当系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号经跃变信号放大电路放大，线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制风扇实现转速的跃变，使得风扇高速旋转，加快了散热的速度，将系统内部热量在短时间内排放出来；同时在系统温度降低到设定范围后，风扇的转速又可以恢复到先前的线性调速状态。

附图说明

图1是本发明实施例提供的风扇转速控制电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的风扇转速控制电路的电路图；

图3是本发明实施例提供的实际组装过程中第一温度感应元件与风扇的结构示意图；

图4是采用本发明实施例提供的风扇转速控制电路实现的风扇转速与温度关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的风扇转速控制电路采用信号侦测比较电路对系统温度进行侦测，当系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号经跃变信号放大电路放大，线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制风扇实现转速的跃变，使得风扇高速旋转，将系统内部的热量快速释放；同时在系统温度降低到设定范围后，风扇的转速又可以恢复到先前的线性调速状态。

本发明实施例提供的风扇转速控制电路主要是应用于风扇装置中；其模块结构如图1所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

风扇转速控制电路包括：信号侦测比较电路2、跃变信号放大电路3和线性放大电路4；其中，信号侦测比较电路2、跃变信号放大电路3和线性放大电路4依次连接；线性放大电路4的输出端连接风扇1；信号侦测比较电路2用于侦测系统温度，当系统温度达到设定值时，信号侦测比较电路2输出跃变控制信号；跃变信号放大电路3将信号侦测比较电路2输出的跃变控制信号放大后输出；线性放大电路4根据跃变信号放大电路3输出的放大后的跃变控制信号控制风扇1实现转速的跃变。

本发明实施例提供的风扇转速控制电路采用信号侦测比较电路对系统温度进行侦测，当系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号经跃变信号放大电路放大，线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制风扇实现转速的跃变，使得风扇高速旋转，加快了散热的速度，将系统内部热量在短时间内排放出来。

图2示出了本发明实施例提供的风扇转速控制电路的电路图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

信号侦测比较电路2进一步包括：第一温度感应元件21、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、可调电压基准单元U1以及第一限流电阻R3；其中，第一温度感应元件21的第一端接电源VIN，第一温度感应元件21的第二端依次串联第一分压电阻R1以及第二分压电阻R2后接地；第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的串联连接端S1连接至可调电压基准单元U1的控制端；可调电压基准单元U1的输入端接地，可调电压基准单元U1的输出端通过第一限流电阻R3连接至电源VIN，可调电压基准单元U1的输出端作为信号侦测比较电路2的输出端与跃变信号放大电路3的输入端连接。

作为本发明的一个实施例，信号侦测比较电路2还包括：连接于可调电压基准单元U1的控制端与输出端之间的第一电容C2。

作为本发明的一个实施例，第一温度感应元件21可以为热敏电阻THR1，而热敏电阻THR1可以放在任何可以感知系统温度的位置；图3示出了本发明实施例提供的实际组装过程中第一温度感应元件21与风扇的结构示意图，为了更好的感应系统温度，热敏电阻THR1可以放置于图3所示的位置。

在本发明实施例中，跃变信号放大电路3进一步包括：第一开关管31、第二开关管32、第三分压电阻R4、第四分压电阻R5、第二限流电阻R6以及第三限流电阻R7；其中，第三分压电阻R4的一端作为跃变信号放大电路3的输入端与信号侦测比较电路2的输出端连接，第三分压电阻R4的另一端通过第四分压电阻R5接地；第三分压电阻R4与第四分压电阻R5的串联连接端S2连接至第一开关管31的控制端；第一开关管31的输出端接地，第一开关管31的输入端S3通过第二限流电阻R6连接电源VIN，第一开关管31的输入端S3还连接至第二开关管32的控制端；第二开关管32的输出端作为跃变信号放大电路3的输出端与线性放大电路4的输入端连接，第二开关管32的输入端通过第三限流电阻R7连接电源VIN。

作为本发明的一个实施例，跃变信号放大电路3还包括：二极管D1以及反馈电阻R9；其中，二极管D1的阴极连接至第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的串联连接端S1，二极管D1的阳极通过反馈电阻R9连接至第一开关管31的输入端S3。二极管D1以及反馈电阻R9起到一个反馈作用，当信号侦测比较电路2侦测到系统温度降低后，由二极管D1以及反馈电阻R9提供一定区间的迟滞，使得系统温度在降低到跃变点温度以下的一定区间后才会将转速降低，避免转速的不稳定状态，同时保证系统热量可靠排出。

作为本发明的一个实施例，跃变信号放大电路3还包括：连接于第一开关管31的控制端与地之间的第二电容C3。

在本发明实施例中，第一开关管31可以为第一三极管Q2，第二开关管32可以为第二三极管Q3；其中，第一三极管Q2的基极连接至第三分压电阻R4与第四分压电阻R5的串联连接端S2；第一三极管Q2的发射极接地，第一三极管Q2的集电极通过第二限流电阻R6连接电源VIN，第一三极管Q2的集电极还连接至第二三极管Q3的基极；第二三极管Q3的发射极作为跃变信号放大电路3的输出端与线性放大电路4的输入端连接，第二三极管Q3的集电极通过第三限流电阻R7连接电源VIN。作为本发明的一个实施例，第一开关管31和第二开关管32还可以为MOS管、晶体管等其他起开关作用的元器件。

在本发明实施例中，线性放大电路4进一步包括：第二温度感应元件41、第五分压电阻R8、第六分压电阻R9以及第三开关管42；其中，第二温度感应元件41、第五分压电阻R8以及第六分压电阻R9依次串联连接至电源VIN与地之间；第五分压电阻R8与第六分压电阻R9的串联连接端S4作为线性放大电路4的输入端与跃变信号放大电路3的输出端连接，第五分压电阻R8与第六分压电阻R9的串联连接端S4还连接至第三开关管42的控制端；第三开关管42的输出端接地，第三开关管42的输入端作为线性放大电路4的输出端连接风扇1。

作为本发明的一个实施例，第二温度感应元件41可以为热敏电阻THR2。

作为本发明的一个实施例，第三开关管42可以为三极管Q1，也可以为MOS管、晶体管等其他起开关作用的元器件。当第三开关管42为三极管Q1时，三极管Q1的基极连接至第五分压电阻R8与第六分压电阻R9的串联连接端S4，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接风扇1。

作为本发明的一个实施例，线性放大电路4还包括稳压二极管ZD1以及电容C1，稳压二极管ZD1的阳极连接至第五分压电阻R8与第六分压电阻R9的串联连接端S4，稳压二极管ZD1的阴极连接至第三开关管42的输入端；电容C1连接至第三开关管42的输出端与输入端之间。

为了更进一步说明本发明实施例提供的风扇转速控制电路现结合图2所示的电路图以及图4所示的风扇转速与温度关系示意图详述风扇转速控制电路的工作原理如下；为了便于说明，第一温度感应单元21以热敏电阻THR1为例，第二温度感应单元41以热敏电阻THR2为例，第一开关管31以第一三极管Q2为例，第二开关管32以第二三极管Q3为例，第三开关管42以三极管Q1为例。

信号侦测比较电路2中的热敏电阻THR1与电阻R1、R2构成分压电路，当分压电路中的分压点S1的电压小于2.5V时，可调电压基准单元U1的K极-A极电压Vka为高电平，Vka通过跃变信号放大电路3中的电阻R4、R5分压后触发第一三极管Q2导通，从而将第一三极管Q2的集电极-发射极电压拉低到低电平，第二三极管Q3因第一三极管Q2的导通而关闭；此时，风扇1的转速只受控于线性放大电路4，热敏电阻THR2的阻值可以根据其所受温度大小做相应改变，热敏电阻THR2的阻值的变化会控制三极管Q1基极-发射极的电流Ibe的大小，通过三极管Q1的放大倍数(B)相应控制三极管Q1集电极-发射极的电流Ice(Ice＝B*Ibe)的大小，电流Ice即风扇的工作电流，从而实现转速控制的目的，线性放大电路4控制风扇1的转速与温度的关系如图4中A点-B点之间线性变化区间。

随着系统温度升高到设定温度，信号侦测比较电路2中分压电路的分压点S1的电压达到2.5V时，可调电压基准单元U1的K极-A极导通，其电压Vka由高电平拉到低电平，原先导通的第一三极管Q2转为关闭状态，第一三极管Q2的集电极(即图2中S3的电压)变为高电平并触发第二三极管Q3导通，线性放大电路4中的三极管Q1的集电极-发射极电流Ice受跃变信号放大电路3中的第二三极管Q3的集电极-发射极电流Ice控制，信号侦测比较电路2和跃变信号放大电路3控制风扇1的转速与温度的关系如图4中C点-D点-E点变化区间。

作为本发明的一个实施例，三极管Q1的集电极-发射极电流Ice可以通过调整电阻R6、R7的阻值参数来调整，从而使得风扇的转速得到极大提高。

当风扇转速达到最高设定转速后，随着热量被快速排出，系统温度逐步降低，当系统温度降低到风扇转速跃变点(即图4中B点)时，风扇1的转速并不会立即降低，S3点电压变成高电平时会通过电阻R9和二极管D1提供偏置电压给可调电压基准单元U1从而使得该偏置电压作为正反馈信号提高了S1点的电压，即使因系统温度降低使热敏电阻THR1的阻值升高到当初的风扇转速跃变时的阻值，电阻R9和二极管D1提供的偏置电压也会维持S1点的电压在2.5V以上，从而保证风扇1转速仍然运行在高转速状态；这样可以保证在风扇1的转速跃变临界点(即图4中C点-D点区间)，风扇1的转速不会存在振荡现象；同时还可以保证系统内热量排放出足够多、系统温度降低到临界点以下时才会使风扇1的转速变为线性可调状态，即如图4所示的D点-F点的变化区间；F点的位置可以通过调整电阻R9的参数来设定。

在本发明实施例中，风扇转速控制电路不但可以实现普通风扇转速的线性调整控制，还可以在温度过高的情况下实现风扇转速的跃变，从而使系统的过多热量在较快的时间内排放出来；且在系统温升降低到一定温度时，又可以恢复到风扇转速线性调整状态；有效改善了普通风扇转速控制电路风扇转速只能在较小范围内变化的局限，保证系统温度在安全可靠范围内。

在本发明实施例中，信号侦测比较电路2和跃变信号放大电路3可以直接组装在系统的电路板上，也可以组装在风扇1的内部；一般式采用SMD封装；器件少、体积小、成本低、线路简单。

本发明实施例提供的风扇转速控制电路可以根据不同的实际需求调整参数达到所需要的效果，具备实际应用价值，且整体线路简单可靠。

本发明实施例提供的风扇转速控制电路采用信号侦测比较电路对系统温度进行侦测，当系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号经跃变信号放大电路放大，线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制风扇实现转速的跃变，使得风扇高速旋转，加快了散热的速度，将系统内部热量在短时间内排放出来；同时在系统温度降低到设定范围后，风扇的转速又可以恢复到先前的线性调速状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风扇转速控制电路，包括线性放大电路，所述线性放大电路的输出端连接风扇；其特征在于，所述风扇转速控制电路还包括：依次连接的信号侦测比较电路和跃变信号放大电路；所述跃变信号放大电路的输出端连接至所述线性放大电路的输入端；

所述信号侦测比较电路用于侦测系统温度，当所述系统温度达到设定值时，输出跃变控制信号；

所述跃变信号放大电路将所述跃变控制信号放大后输出；

所述线性放大电路根据放大后的跃变控制信号控制所述风扇实现转速的跃变。

2.如权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述信号侦测比较电路进一步包括：第一温度感应元件、第一分压电阻、第二分压电阻、可调电压基准单元以及第一限流电阻；

所述第一温度感应元件的第一端接电源，第一温度感应元件的第二端依次串联第一分压电阻以及第二分压电阻后接地；

所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的串联连接端连接至所述可调电压基准单元的控制端；

所述可调电压基准单元的输入端接地，所述可调电压基准单元的输出端通过所述第一限流电阻连接至所述电源，所述可调电压基准单元的输出端作为所述信号侦测比较电路的输出端与所述跃变信号放大电路的输入端连接。

3.如权利要求2所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述信号侦测比较电路还包括：连接于所述可调电压基准单元的控制端与输出端之间的第一电容。

4.如权利要求2所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述第一温度感应元件为热敏电阻。

5.如权利要求2所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述跃变信号放 大电路进一步包括：

第一开关管、第二开关管、第三分压电阻、第四分压电阻、第二限流电阻以及第三限流电阻；

所述第三分压电阻的一端作为所述跃变信号放大电路的输入端与所述信号侦测比较电路的输出端连接，所述第三分压电阻的另一端通过所述第四分压电阻接地；

所述第三分压电阻与所述第四分压电阻的串联连接端连接至所述第一开关管的控制端；

所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的输入端通过所述第二限流电阻连接电源，所述第一开关管的输入端还连接至所述第二开关管的控制端；

所述第二开关管的输出端作为所述跃变信号放大电路的输出端与所述线性放大电路的输入端连接，所述第二开关管的输入端通过所述第三限流电阻连接电源。

6.如权利要求5所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述跃变信号放大电路还包括：

二极管以及反馈电阻；

所述二极管的阴极连接至所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的串联连接端，所述二极管的阳极通过所述反馈电阻连接至所述第一开关管的另一端。

7.如权利要求5所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述跃变信号放大电路还包括：连接于所述第一开关管的控制端与地之间的第二电容。

8.如权利要求5所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述第一开关管为第一三极管，所述第二开关管为第二三极管，所述第一三极管的基极连接至所述第三分压电阻与所述第四分压电阻的串联连接端；

所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极通过所述第二限流电阻连接电源，所述第一三极管的集电极还连接至所述第二三极管的基极；

所述第二三极管的发射极作为所述跃变信号放大电路的输出端与所述线性 放大电路的输入端连接，所述第二三极管的集电极通过所述第三限流电阻连接电源。

9.如权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述线性放大电路进一步包括：

第二温度感应元件、第五分压电阻、第六分压电阻、第三开关管；

所述第二温度感应元件、所述第五分压电阻以及所述第六分压电阻依次串联连接至电源与地之间；

所述第五分压电阻与所述第六分压电阻的串联连接端作为所述线性放大电路的输入端与所述跃变信号放大电路的输出端连接，所述第五分压电阻与所述第六分压电阻的串联连接端还连接至所述第三开关管的控制端；

所述第三开关管的输出端接地，所述第三开关管的输入端作为所述线性放大电路的输出端连接风扇。

10.一种风扇装置，其包括风扇以及用于控制所述风扇转速的风扇转速控制电路；其特征在于，所述风扇转速控制电路为权利要求1-9任一项所述的风扇转速控制电路。 

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