CN101956724B - 一种风扇驱动装置及风扇系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于风扇驱动设计技术领域，提供了一种风扇驱动装置及风扇系统。其中风扇驱动装置包括：分别与供电单元输出端相连的、具有三极管输出特性的一级驱动单元和二级驱动单元；检测风扇周边环境的温度、发出检测电压的温度检测单元；与二级驱动单元的驱动输入端连接的稳压控制单元，其通过稳定第二驱动单元的驱动输入端的电压，稳定二级驱动电压。当温度检测单元检测到风扇周边环境的温度处于第一温度区间，使得一级驱动单元在检测电压下处于截止工作区时，第二驱动单元发出驱动风扇转动的二级驱动电压，当风扇系统在开始通电时，如果检测风扇周边环境温度较低，可以将风扇稳定在较低的转速下，从而避免了风扇高速运转时产生的噪音。

Description

一种风扇驱动装置及风扇系统

技术领域

本发明属于风扇驱动设计技术领域，尤其涉及一种风扇驱动装置及风扇系统。

背景技术

目前的电子产品(如：电脑等)在运行时，机箱中电子元器件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上升，且电子产品工作环境的温度升高也会提高其机箱内部的温度，造成电子元器件电性品质的降低，影响电子产品的使用寿命。为解决此问题，电子产品机箱内部通常配置有风扇系统，以强制冷方式来对机箱内部散热。

现有技术提供的风扇系统通过风扇驱动装置向风扇施加一固定直流电压，驱动风扇以固定转速转动。由于转速固定，因此为保证电子产品在最大功耗机箱内部最高温度时的可靠散热，需要风扇始终保持在高转速下运转，增加了机箱机箱内部的噪声；且持续的高转速会影响风扇系统的使用寿命，并使得风扇系统消耗更多不必要的功率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风扇驱动装置，旨在解决现有技术提供的风扇驱动装置仅能驱动风扇以固定高速转动，增加了机箱机箱内部的噪声的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种风扇驱动装置，所述装置包括：

分别与供电单元输出端相连的、具有三极管输出特性的一级驱动单元和二级驱动单元，所述二级驱动单元的驱动输入端连接所述一级驱动单元的驱动输出端，所述二级驱动单元的驱动输出端连接风扇的供电正极端；

与供电单元输出端和所述一级驱动单元的驱动输入端连接的温度检测单元，其用于检测所述风扇周边环境的温度，并向所述一级驱动单元输出检测电压，且检测到的风扇周边环境温度与输出的检测电压成正比，当所述温度检测单元检测到所述风扇周边环境的温度处于第一温度区间，使得所述一级驱动单元在所述检测电压下处于截止工作区时，所述第二驱动单元发出驱动所述风扇转动的二级驱动电压；

与所述二级驱动单元的驱动输入端连接的稳压控制单元，其通过稳定所述第二驱动单元的驱动输入端的电压，稳定所述二级驱动电压；以及

输入端连接所述风扇供电正极端、输出端连接所述一级驱动单元的驱动输入端的跃变控制单元，其用于将所述风扇供电正极端的电压正反馈到所述一级驱动单元的驱动输入端。

本发明实施例的另一目的在于提供一种风扇系统，包括风扇以及风扇驱动装置，所述风扇驱动装置采用如上所述的风扇驱动装置。

本发明实施例提供的风扇驱动装置中，当温度检测单元检测的风扇周边环境的温度在第一温度区间内时，一级驱动单元处于截止工作区，二级驱动单元驱动风扇转动，并由稳压控制单元通过稳定第二驱动单元驱动输入端的电压，达到稳定风扇转速的目的。当风扇系统在开始通电时，如果检测风扇周边环境温度较低，可以将风扇稳定在较低的转速下，从而避免了风扇高速运转时产生的噪音。

附图说明

图1是本发明实施例提供的风扇驱动装置的结构原理图；

图2是图1的具体结构图。

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驱动装置中，当温度检测单元检测的风扇周边环境的温度在第一温度区间内时，一级驱动单元处于截止工作区，二级驱动单元驱动风扇转动，并由稳压控制单元通过稳定第二驱动单元13驱动输入端的电压，达到稳定风扇转速的目的。

图1示出了本发明实施例提供的风扇驱动装置的结构原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的风扇驱动装置包括分别与供电单元输出端相连的、具有三极管输出特性的一级驱动单元12和二级驱动单元13，与供电单元输出端和一级驱动单元12的驱动输入端连接的温度检测单元11，以及与二级驱动单元的驱动输入端连接的稳压控制单元14。其中，二级驱动单元13的驱动输入端同时连接一级驱动单元12的驱动输出端，二级驱动单元13的驱动输出端连接风扇的供电正极端。

温度检测单元11用于检测风扇周边环境的温度，并向一级驱动单元12输出检测电压，且检测到的风扇周边环境温度与输出的检测电压成正比，即是说，当检测到的风扇周边环境温度越高时，输出的检测电压越高，检测到的风扇周边环境温度越低时，输出的检测电压越低。当温度检测单元11检测到风扇周边环境的温度处于第一温度区间，使得一级驱动单元12在温度检测单元11输出的检测电压下处于截止工作区时，第二驱动单元13发出驱动风扇转动的二级驱动电压，并由稳压控制单元14通过稳定第二驱动单元13的驱动输入端的电压，稳定该第二驱动电压。当风扇系统在开始通电时，如果检测风扇周边环境温度较低，可以将风扇稳定在较低的转速下，从而避免了风扇高速运转时产生的噪音。

本发明实施例提供的风扇驱动装置还包括输入端连接风扇供电正极端、输出端连接一级驱动单元12的驱动输入端的跃变控制单元15，其用于将风扇供电正极端的电压正反馈到一级驱动单元12的驱动输入端。当温度检测单元11检测到风扇周边环境的温度处于第二温度区间，使得一级驱动单元12在温度检测单元11输出的检测电压下处于放大工作区，且跃变控制单元15未工作时，第一驱动单元12通过其驱动输出端向二级驱动单元13的驱动输入端输出一级驱动电压，并使得二级驱动单元13在该一级驱动电压下处于放大工作区，实现了风扇转速随风扇周边环境的温度变化而变化的线性调整过程。

当温度检测单元11检测到风扇周边环境的温度在第二温度区间内增加，使得风扇供电正极端的电压增加到跃变控制单元15工作启动电压时，跃变控制单元15开始工作，将风扇供电正极端的电压正反馈到一级驱动单元12的驱动输入端。一级驱动单元12在跃变控制单元15反馈的电压下继续在放大工作区工作，并使得一级驱动电压增加，进而使得二级驱动单元13在该一级驱动电压下继续放大工作区，风扇供电正极端的电压继续增加，跃变控制单元15又开始将风扇供电正极端的电压正反馈到一级驱动单元12的驱动输入端。如此反复上述步骤，直至二级驱动单元13工作在饱和区，此时，风扇工作在最大转速下，实现了风扇转速随风扇周边环境的温度增加而自动跃变到最大转速的跃变调整过程。

另外，当风扇在最高转速下运转时，如果风扇周边环境的温度降低，则同样由跃变控制单元15将风扇供电正极端的电压正反馈到一级驱动单元12的驱动输入端，按照与上述步骤相反的步骤，可以使得风扇重新工作于上述的线性调整过程或跃变调整过程，在此不再赘述。

图2示出了图1的具体结构，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

温度检测单元11包括与供电单元输出端Vin顺次连接的第一电阻R1、热敏电阻RT以及第二电阻R2，第二电阻R2的另一端接地，且热敏电阻RT与第二电阻R2相连的一端同时连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接一级驱动单元12的驱动输入端。其中，热敏电阻RT具体为一具有负温度系数的热敏电阻。

一级驱动单元12包括第一三极管Q1，其集电极通过集电极电阻R4连接供电单元的输出端Vin，其发射机通过射极电阻R5接地，其基极作为一级驱动单元12的驱动输入端连接第三电阻R3的另一端。其基极同时连接跃变控制单元15的输出端，其集电极同时作为一级驱动单元12的驱动输出端连接二级驱动单元13的驱动输入端。

二级驱动单元13包括第二三极管Q2，其发射极连接供电单元的输出端Vin，其集电极连接风扇的供电正极端，其基极作为二级驱动单元13的驱动输入端连接一级驱动单元12的驱动输出端，其基极同时连接稳压控制单元14。

稳压控制单元14包括第一稳压管ZD1，其阴极连接二级驱动单元13的驱动输入端，其阳极连接风扇的供电正极端。

跃变控制单元15包括第二稳压管ZD2，其阴极连接风扇的供电正极端，其阳极连接限流电阻R6的一端，限流电阻R6的另一端连接一级驱动单元12的驱动输入端。当然，具体实现时，第二稳压管ZD2的阳极也可以直接连接一级驱动单元12的驱动输入端。

下面结合图2具体说明本发明实施例提供的风扇驱动装置的工作过程。

风扇驱动装置上电后，具有负温度系数的热敏电阻RT检测风扇周边环境的温度，当检测到风扇周边环境的温度处于第一温度区间时，热敏电阻RT阻值降低，第一电阻R1和第二电阻R2的分压后，通过第三电阻R3向第一三极管Q1的基极发出检测电压，使得第一三极管Q1的基极电压升高，然而此时第一三极管Q1的基极电压不足以导通使得第一三极管Q1导通，第一三极管Q1处于截止工作区。此时，由第二三极管Q2发出驱动风扇转动的二级驱动电压，并由第一稳压管ZD1通过稳定第二三极管Q2的基极电压，达到稳定风扇工作电压，进而达到在较低温度下稳定风扇在较低转速下运转的目的，减小了风扇转动噪声。

当风扇周边环境的温度进一步升高，具有负温度系数的热敏电阻RT检测检测到风扇周边环境的温度处于第二温度区间时，第一三极管Q1基极获得的检测电压进一步升高，使得第一三极管Q1导通，此时，第一三极管Q1处于放大工作区，拉低了第一三极管Q1的集电极电压，从而通过第二三极管Q2三极管基极的电压控制第二三极管Q2的导通程度，进而控制第二三极管Q2驱动风扇转动的二级驱动电压的大小，实现了风扇转速随风扇周边环境的温度变化而变化的线性调整过程。

在第二温度区间内，随着风扇周边环境的温度的继续升高，风扇供电正极端的电压增加，使得第二稳压管ZD2导通，此时，由第二稳压管ZD2、限流电阻R6、第一三极管Q1、第二三极管Q2、风扇共同构成一正反馈回路。具体反馈过程为：风扇供电正极端的电压增加，通过第二稳压管ZD2和限流电阻R6反馈到第一三极管Q1基极的电压升高，拉低了第一三极管Q1的集电极(即第二三极管Q2的基极的电压)，使得第二三极管集-射极电压降低，进而使得风扇供电正极端的电压增加，如此反复上述过程，直至第二三极管Q2工作于饱和区后，风扇稳定在最大转速下转动，实现了风扇转速随风扇周边环境的温度增加而自动跃变到最大转速的跃变调整过程。

另外，当风扇在最高转速下运转时，如果风扇周边环境的温度降低，则同样由第二稳压管ZD2和限流电阻R6将风扇供电正极端的电压变化正反馈到第一三极管Q1的驱动输入端，按照与上述步骤相反的步骤，可以使得风扇重新工作于上述的线性调整过程或跃变调整过程，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种风扇系统，包括风扇以及如上所述的风扇驱动装置。其中，风扇供电负极端接地，且风扇的供电正极端及供电负极端之间，并联有一耦合电容C1。

本发明实施例提供的风扇驱动装置中，当温度检测单元检测的风扇周边环境的温度在第一温度区间内时，一级驱动单元处于截止工作区，二级驱动单元驱动风扇转动，并由稳压控制单元通过稳定第二驱动单元驱动输入端的电压，达到稳定风扇转速的目的。当风扇系统在开始通电时，如果检测风扇周边环境温度较低，可以将风扇稳定在较低的转速下，从而避免了风扇高速运转时产生的噪音。再有，该风扇驱动装置中，设置跃变控制单元，当温度检测单元检测的风扇周边环境的温度在第二温度区间内，使得一级驱动单元处于放大工作区，且跃变控制单元未工作时，风扇转速随其周边环境的温度的变化而线性变化，即实现了风扇转速的线性调整；当温度检测单元检测的风扇周边环境的温度在第二温度区间内，使得一级驱动单元处于放大工作区，且跃变控制单元工作时，使得风扇转速自动跃变到最高转速，即实现了风扇转速在一定温度下的跃变；此外，由于设置了跃变控制单元，使得当风扇周边环境的温度降低时，可以自动调整风扇转速处于线性调整或低速稳压运转状态。再有，本发明实施例提供的风扇驱动装置整体线路设计简单，成本低，且具体应用时，可以通过调整各零部件的参数而达到所需效果，应用价值高。

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 (9)

1.一种风扇驱动装置，其特征在于，所述装置包括：

分别与供电单元输出端相连的、具有三极管输出特性的一级驱动单元和二级驱动单元，所述二级驱动单元的驱动输入端连接所述一级驱动单元的驱动输出端，所述二级驱动单元的驱动输出端连接风扇的供电正极端；

与供电单元输出端和所述一级驱动单元的驱动输入端连接的温度检测单元，其用于检测所述风扇周边环境的温度，并向所述一级驱动单元输出检测电压，且检测到的风扇周边环境温度与输出的检测电压成正比，当所述温度检测单元检测到所述风扇周边环境的温度处于第一温度区间，使得所述一级驱动单元在所述检测电压下处于截止工作区时，所述二级驱动单元发出驱动所述风扇转动的二级驱动电压；

与所述二级驱动单元的驱动输入端连接的稳压控制单元，其通过稳定所述二级驱动单元的驱动输入端的电压，稳定所述二级驱动电压；以及

输入端连接所述风扇供电正极端、输出端连接所述一级驱动单元的驱动输入端的跃变控制单元，其用于将所述风扇供电正极端的电压正反馈到所述一级驱动单元的驱动输入端。

2.如权利要求1所述的风扇驱动装置，其特征在于，当所述温度检测单元检测到风扇周边环境的温度处于第二温度区间，使得所述一级驱动单元在温度检测单元输出的检测电压下处于放大工作区，且所述跃变控制单元未工作时，所述一级驱动单元通过其驱动输出端向所述二级驱动单元的驱动输入端输出一级驱动电压，并使得所述二级驱动单元在所述一级驱动电压下处于放大工作区，所述二级驱动电压随所述一级驱动电压的增加/减小而增加/减小。

3.如权利要求2所述的风扇驱动装置，其特征在于，当所述温度检测单元检测到风扇周边环境的温度在所述第二温度区间内增加，使得所述风扇供电正极端的电压增加到所述跃变控制单元工作启动电压时，所述跃变控制单元开始工作，将所述风扇供电正极端的电压正反馈到所述一级驱动单元的驱动输入端；所述一级驱动单元根据所述跃变控制单元反馈的电压控制所述一级驱动电压不断增加，直至所述二级驱动单元处于饱和工作区。

4.如权利要求1至3任一项所述的风扇驱动装置，其特征在于，所述跃变控制单元包括第二稳压管及一限流电阻，所述第二稳压管的阴极连接所述风扇的供电正极端，所述第二稳压管的阳极连接所述限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端连接所述一级驱动单元的驱动输入端。

5.如权利要求1至3任一项所述的风扇驱动装置，其特征在于，所述温度检测单元包括与供电单元输出端顺次连接的第一电阻、具有负温度系数的热敏电阻以及第二电阻，所述第二电阻的另一端接地；

所述热敏电阻与所述第二电阻相连的一端同时连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述一级驱动单元的驱动输入端。

6.如权利要求5所述的风扇驱动装置，其特征在于，所述一级驱动单元包括第一三极管，所述第一三极管的集电极通过集电极电阻连接供电单元的输出端，所述第一三极管的发射极通过射极电阻接地，所述第一三极管的基极作为所述一级驱动单元的驱动输入端连接所述第三电阻的另一端，所述第一三极管的基极同时连接所述跃变控制单元的输出端，所述第一三极管的集电极同时作为所述一级驱动单元的驱动输出端连接所述二级驱动单元的驱动输入端。

7.如权利要求1至3任一项所述的风扇驱动装置，其特征在于，所述二级驱动单元包括第二三极管，所述第二三极管的发射极连接供电单元的输出端，所述第二三极管的集电极连接所述风扇的供电正极端，所述第二三极管的基极作为所述二级驱动单元的驱动输入端连接所述一级驱动单元的驱动输出端，所述第二三极管的基极同时连接所述稳压控制单元。

8.如权利要求1至3任一项所述的风扇驱动装置，其特征在于，所述稳压控制单元包括第一稳压管，所述第一稳压管的阴极连接所述二级驱动单元的驱动输入端，所述第一稳压管的阳极连接所述风扇的供电正极端。

9.一种风扇系统，包括风扇以及风扇驱动装置，其特征在于，所述风扇驱动装置采用如权利要求1至3任一项所述的风扇驱动装置。

Images