CN102032206B - 风扇延时控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种风扇延时控制系统包括一风扇连接器、一电源供应模块及一电源控制模块。所述电源供应模块的第一端与一风扇电源相连，第二端与一位于所述主板上的第一监控电源相连，第三端与所述风扇连接器的电源端相连，第四端与电源控制模块相连。本发明风扇延时控制系统通过所述电源供应模块将所述第一监控电源的电压升高再给所述风扇供电，从而使得所述风扇在系统电源断电后仍能持续转动一段时间。

Description

风扇延时控制系统
技术领域
本发明涉及一种风扇延时控制系统。
背景技术
一些电子设备，如一计算机系统，通常在内部设有一风扇，以对所述电子设备进行散热。然而，计算机系统在系统电源断电以后，内部的风扇由于失去电源供应而停止转动，此时计算机系统内部残余的热量只能通过被动散热来释放。在周围环境温度较高的情况下，这将造成系统内部温度在关机后的一段时间内仍然较高，从而缩短计算机系统的使用寿命。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种使得风扇在系统电源断电以后仍然持续转动一段时间的风扇延时控制系统。
一种风扇延时控制系统，用于控制一电子设备内的风扇，所述风扇延时控制系统包括：
一与所述风扇相连的风扇连接器，所述风扇连接器包括一电源端、一接地端、一控制端及一感测端，所述风扇连接器的电源端与一稳压二极管的阴极相连，所述稳压二极管的阳极接地；
一电源供应模块，包括第一至第四端，其第一端与一风扇电源相连，第二端与一第一监控电源相连，第三端与所述风扇连接器相连，当所述电子设备的系统电源未断电时，所述电源供应模块通过所述风扇电源给所述风扇供电，当所述电子设备的系统电源断电时，所述电源供应模块对所述第一监控电源的电压进行升压之后为所述风扇供电；及
一与所述电源供应模块的第四端相连的电源控制模块，所述电源控制模块用于感测所述电子设备内的温度并对应控制所述电源供应模块，当电子设备内的温度低于一预定值时，所述电源控制模块控制所述电源供应模块停止给所述风扇连接器供电；
一转速控制模块，所述转速控制模块与所述风扇连接器的控制端相连以控制所述风扇的转速，所述转速控制模块包括：
一第一电阻；
一第二电阻；及
一缓冲器，其电源端与一第一电源相连，接地端接地，输入端通过所述第一电阻与所述第一电源相连且接收一脉宽调制信号，输出端通过所述第二电阻与一第二电源相连且与所述风扇连接器的控制端相连。
本发明风扇延时控制系统将所述电源供应模块的第一端与一风扇电源相连，第二端与一位于所述主板上的第一监控电源相连，第三端与所述风扇连接器的电源端相连，第四端与所述电源控制模块相连。所述电源供应模块对所述第一监控电源的电压进行升压之后再给所述风扇供电，从而使得所述风扇在系统电源断电后仍能持续转动一段时间。
附图说明
图1为本发明风扇延时控制系统的较佳实施方式的方框图。
图2为图1中电源供应模块的电路图。
图3为图1中电源控制模块的电路图。
图4为图1中转速控制模块的电路图。
具体实施方式
下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
请参照图1，本发明风扇延时控制系统用于控制一电子设备内的风扇100在所述电子设备的系统电源断电后仍然持续转动一段时间，以排除电子设备内部的残余热量。所述风扇延时控制系统的较佳实施方式包括一风扇连接器200、一电源供应模块300、一电源控制模块400、一转速控制模块500及一转速侦测模块600。本实施方式中，所述电子设备为一电脑系统。
所述风扇连接器200与所述风扇100相连。所述风扇连接器200包括一电源端P1、一控制端P2、一感测端P3及一接地端P4。所述风扇连接器200的电源端P1用于给所述风扇100供电，控制端P2用于控制所述风扇100的转速，感测端P3用于感测所述风扇100的转速，接地端P4接地。
所述电源供应模块300的第一端S1与一风扇电源V-c1相连，第二端S2与一位于所述电脑系统的主板上的第一监控电源V-s1相连，第三端S3与所述风扇连接器200的电源端P1相连以将所述风扇电源V-c1的电源提供给所述风扇连接器200。本实施方式中，所述风扇电源V-c1为所述电脑系统内主板所提供的+12V电源，所述第一监控电源V-s1为所述电脑系统内主板所提供的+5V_SB电源。
所述电源控制模块400与所述电源供应模块300的第四端S4相连，用于感测所述电脑系统内部的温度并控制所述电源供应模块300。当电脑系统内部的温度低于一预定值时，所述电源控制模块400控制所述电源供应模块300停止给所述风扇连接器200供电。
所述转速控制模块500与所述风扇连接器200的控制端P2相连，以发送对应的控制信号至所述风扇连接器200，进而控制所述风扇100的转速。
所述转速侦测模块600与所述风扇连接器200的感测端P3相连，以感测所述风扇100的转速。
下面对本发明风扇延时控制系统的工作过程进行说明。
当所述电脑系统的电源未断电时，所述风扇电源V-c1由所述电脑系统内主板提供。此时所述电源供应模块300通过所述风扇电源V-c1给所述风扇100供电。
当所述电脑系统的电源断电时，所述电脑系统内主板无法提供所述风扇电源V-c1，而主板所提供的+5V_SB电源小于风扇100的工作电压12V，所以此时由所述电源供应模块300将所述第一监控电源V-s1的电压升高到12V之后再为所述风扇100供电。
所述电源控制模块400感测所述电脑系统内的温度，并将温度转化为一电压值。所述电源控制模块400还用于比较所述电压值及一预设电压值的大小，并对应控制所述电源供应模块300。当所述电压值低于预设电压值时，即说明电脑系统内的温度低于预定值，表明此时所述电脑系统内的残余热量已被排除，所述电源控制模块400则控制所述电源供应模块300停止给所述风扇连接器200供电，从而关闭所述风扇100以节省电能。当所述电压值不小于预设电压值时，即说明电脑系统内的温度高于预定值，所述电源控制模块400则控制所述电源供应模块300继续给所述风扇连接器200供电。
请继续参考图2，所述电源供应模块300包括一P型绝缘栅场效应管Q1、一N型绝缘栅场效应管Q2、一PWM控制器U1、一电感L1、一第一整流二极管D1、一第二整流二极管D2、一第三整流二极管D3、一输入电容C1、一电流传感器电阻R1、电阻R2～R4、输出电容C2～C4及电容C5、C6、C7。
所述第三整流二极管D3的阳极作为所述电源供应模块300的第一端S1与所述风扇电源V-c1，即主板上的+12V电源相连。所述第二整流二极管D2的阴极与第三整流二极管D3的阴极相连并作为所述电源供应模块300的第三端S3与所述风扇连接器200的电源端P1相连。所述P型绝缘栅场效应管Q1的源极作为所述电源供应模块300的第二端S2与所述第一监控电源V-s1，即主板上的+5V_SB电源相连。
所述P型绝缘栅场效应管Q1的栅极与所述风扇电源V-c1相连。所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极通过所述输入电容C1接地，还与所述电感L1的一端相连。所述输入电容C1用于减少噪音干扰。所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极与所述输入电容C1的之间的节点记为A。
所述N型绝缘栅场效应管Q2的漏极与所述电感L1的另一端及第一整流二极管D1的阳极均相连。所述N型绝缘栅场效应管Q2的源极通过所述电流传感器电阻R1接地。所述第一整流二极管D1的阴极分别通过所述三个输出电容C2、C3、C4接地，还与所述第二整流二极管D2的阳极相连。
所述PWM控制器U1采用美信公司（Maxim）生产的型号为MAX668的PWM控制器，其包括一电源端VCC、一接地端GND、一频率输入端FREQ、一停机/同步输入端SY/SH、一电流感测正相输入端CS+、一门极驱动/电流感测反相输入端PGND、一反馈输入端FB、一5V芯片调压器输出端LDO、一1.25V参考电压输出端REF及一门极驱动输出端EXT。
所述PWM控制器U1的电源端VCC与5V芯片调压器输出端LDO相连之后还与所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极相连。所述5V芯片调压器输出端LDO还通过所述电容C5接地。
所述停机/同步输入端SY/SH作为所述电源供应模块300的第四端S4与所述电源控制模块400相连。当所述停机/同步输入端SY/SH接收低电平时，所述PWM控制器U1停止工作；当所述停机/同步输入端SY/SH接收高电平时，所述PWM控制器U1以所述频率输入端FREQ设定的频率输出一方波信号。
所述1.25V参考电压输出端REF通过所述电容C6接地。所述频率输入端FREQ通过所述电阻R2接地。所述门极驱动输出端EXT与所述N型绝缘栅场效应管Q2的栅极相连。所述电流感测正相输入端CS+与N型绝缘栅场效应管Q2的源极相连且通过所述电流传感器电阻R1与所述门极驱动/电流感测反相输入端PGND相连。所述门极驱动/电流感测反相输入端PGND接地。所述反馈输入端FB通过所述电阻R3与所述第一整流二极管D1的阴极相连，还通过所述电阻R4接地，所述反馈输入端FB还通过所述电容C7接地。所述接地端GND接地。
当所述电脑系统电源未断电时，所述P型绝缘栅场效应管Q1的源极电压为+5V，栅极电压为+12V。根据所述P型绝缘栅场效应管Q1的输出特性曲线可知此时所述P型绝缘栅场效应管Q1截止，所述PWM控制器U1不工作。此时，所述第一整流二极管D1的阴极无输出，所述风扇电源V-c1通过所述第三整流二极管D3以及风扇连接器200给所述风扇100供电。此过程与现有电脑系统的风扇工作原理无异。
当所述电脑系统电源断电时，因为所述风扇电源V-c1没有电压，所述P型绝缘栅场效应管Q1的源极电压为+5V，栅极电压为0V。此时所述P型绝缘栅场效应管Q1导通。所述PWM控制器U1则得电开始工作。
所述PWM控制器U1通过所述门极驱动输出端EXT输出的方波信号控制所述N型绝缘栅场效应管Q2导通或截止。当所述门极驱动输出端EXT输出高电平时，所述N型绝缘栅场效应管Q2导通，所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极对所述电感L1充电；当所述门极驱动输出端EXT输出低电平时，所述N型绝缘栅场效应管Q2截止，所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极及所述电感L1同时放电，此时所述第一整流二极管D1的阴极电压将高于所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极电压。通过改变所述方波信号中高电平及低电平的持续时间可以改变所述电感L1充电和放电时间，从而使得所述第一整流二极管D1的阴极电压升高，进而可以将+5V_SB转换为+12V电压。该+12V电压通过所述第二整流二极管D2给所述风扇100供电。其中，所述电感L1、N型绝缘栅场效应管Q2、第一整流二极管D1及输出电容C2、C3、C4组成一升压电路，其工作原理已属本领域所习知，在此不再赘述。
请继续参考图3，所述电源控制模块400包括一比较器U2、一具有负温度系数的热敏电阻RT、一电容C8、分压电阻R5～R7及电阻R11、R12。
所述分压电阻R5的一端连接于所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极与所述输入电容C1之间的节点A，另一端通过所述分压电阻R7接地。所述分压电阻R6的一端与所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极相连，另一端通过所述热敏电阻RT接地。所述电容C8与热敏电阻RT并联连接。所述分压电阻R6与热敏电阻RT之间的节点记为B，所述分压电阻R5与R7之间的节点记为C。所述电容C8用于防止所述节点B的电压频繁波动，以减少干扰。
所述比较器U2采用Motorola公司生产的型号为LM393的双比较器。所述LM393比较器包括一第一正输入端IN1+、一第一负输入端IN1－、一第一输出端OUT1、一第二正输入端IN2+、一第二负输入端IN2－、一第二输出端OUT2、一电源端VCC及一接地端GND。所述LM393比较器的第一正输入端IN1+连接于所述分压电阻R5与R7之间的节点C，第一负输入端IN1－连接于所述分压电阻R6与热敏电阻RT之间的节点B，第一输出端OUT1与所述电源供应模块300的第四端S4相连且通过所述电阻R11与所述P型绝缘栅场效应管Q1的漏极相连，电源端VCC与所述第一监控电源V-s1相连，接地端GND接地。所述LM393比较器的第二正输入端IN2+接地，第二负输入端IN2－与第二输出端OUT2相连。
所述电阻R12连接于所述比较器U2的第一正输入端IN1+与第一输出端OUT1之间。所述电阻R12与所述比较器U2构成一滞回比较器以防止干扰。
所述电脑系统断电后，当所述电脑系统内的温度下降时，所述热敏电阻RT的阻值增加，导致所述分压电阻R6与热敏电阻RT之间的节点B的电压升高。当电脑系统内的温度下降至一预设值时，即表示此时所述电脑系统内部的残余热量已经排除，此时，所述节点B的电压高于所述分压电阻R5与R7之间的节点C的电压，即所述比较器U2的第一负输入端IN1－的电压高于第一正输入端IN1+的电压，所述比较器U2的第一输出端OUT1输出低电平，从而使得所述PWM控制器U1的停机/同步输入端SY/SH为低电平，所述PWM控制器U1停止工作，从而使得所述电源供应模块300停止给所述风扇连接器200供电，进而关闭所述风扇100。
请继续参考图4，所述转速控制模块500包括一缓冲器U3及两电阻R8、R9。所述缓冲器U3的电源端VCC与一电源V-c2相连，接地端GND接地。所述缓冲器U3的输入端I通过所述电阻R8与所述电源V-c2相连，且所述缓冲器U3的输入端I接收一脉宽调制信号PWM。所述缓冲器U3的输出端Y通过所述电阻R9与一电源V-s2相连，且所述缓冲器U3的输出端Y与所述风扇连接器200的控制端P2相连。所述电源V-c2为所述主板上+3.3V电源，所述电源V-s2为所述主板上+3.3V_SB电源。其中，所述脉宽调制信号PWM来自于所述主板上的I/O控制芯片，所述I/O控制芯片根据电脑系统内的温度输出具有对应占空比的脉宽调制信号PWM，从而对应控制所述风扇100的转速。
所述缓冲器U3采用飞利浦半导体公司（Philips Semiconductors）生产的型号为74LVC07A的缓冲器。所述74LVC07A缓冲器的输入端I及输出端Y的关系如表1所示：
表1
输入端I 输出端Y
L L
H Z
其中“L”表示低电平，“H”表示高电平，“Z”表示高阻态。当缓冲器工作且其输入端I输入低电平时，其输出端Y输出低电平；当缓冲器工作且输入端I输入高电平时，其输出端Y为高阻态，即相当于断开。
当所述电脑系统电源未断电时，所述转速控制模块500通过所述电源V-c2、脉宽调制信号PWM、缓冲器U3及电源V-s2控制所述风扇100的转速。所述I/O控制芯片根据温度输出具有对应占空比的脉宽调制信号PWM，从而对应控制风扇100的转速已属于PC领域所习知，在此不再赘述。
当所述电脑系统电源断电时，所述电脑系统内主板无法提供所述电源V-c2，所述缓冲器U3不工作。此时，所述风扇连接器200的控制端P2接收所述电源V-s2，从而控制所述风扇100全速运转。
所述风扇连接器200的电源端P1与一稳压二极管DW的阴极相连，所述稳压二极管DW的阳极接地。所述风扇连接器200的电源端P1还通过一电容C9接地且通过一电阻R10与所述风扇连接器200的感测端P3相连。所述稳压二极管DW用于稳定所述风扇连接器200的电源端P1的电压；所述电容C9及电阻R10用于对所述风扇连接器200的电源端P1进行过压保护。
本发明风扇延时控制系统将所述电源供应模块300与主板上的+5V_SB相连，使得当电脑系统断电时即可通过电源供应模块300将+5V电源升高至+12V，从而为所述风扇连接器200供电，且在电脑系统内部的温度低于预定值时，通过所述电源控制模块400控制所述电源供应模块300停止给所述风扇连接器200供电。上述风扇延时控制系统可以使得所述风扇100在系统电源断电后仍能持续转动一段时间，以将电脑系统内部的残余热量排除。

Claims (6)

1.一种风扇延时控制系统，用于控制一电子设备内的风扇，所述风扇延时控制系统包括：
一与所述风扇相连的风扇连接器，所述风扇连接器包括一电源端、一接地端、一控制端及一感测端，所述风扇连接器的电源端与一稳压二极管的阴极相连，所述稳压二极管的阳极接地；
一电源供应模块，包括第一至第四端，其第一端与一风扇电源相连，第二端与一第一监控电源相连，第三端与所述风扇连接器相连，当所述电子设备的系统电源未断电时，所述电源供应模块通过所述风扇电源给所述风扇供电，当所述电子设备的系统电源断电时，所述电源供应模块对所述第一监控电源的电压进行升压之后为所述风扇供电；及
一与所述电源供应模块的第四端相连的电源控制模块，所述电源控制模块用于感测所述电子设备内的温度并对应控制所述电源供应模块，当电子设备内的温度低于一预定值时，所述电源控制模块控制所述电源供应模块停止给所述风扇连接器供电；
一转速控制模块，所述转速控制模块与所述风扇连接器的控制端相连以控制所述风扇的转速，所述转速控制模块包括：
一第一电阻；
一第二电阻；及
一缓冲器，其电源端与一第一电源相连，接地端接地，输入端通过所述第一电阻与所述第一电源相连且接收一脉宽调制信号，输出端通过所述第二电阻与一第二电源相连且与所述风扇连接器的控制端相连。
2.如权利要求1所述的风扇延时控制系统，其特征在于：所述电子设备为一电脑系统，所述风扇电源为所述电脑系统内主板所提供的+12V电源，所述第一监控电源为所述电脑系统内主板所提供的+5V_SB电源。
3.如权利要求1所述的风扇延时控制系统，其特征在于：所述电源供应模块包括：
一P型绝缘栅场效应管，其源极与所述第一监控电源相连，栅极与所述风扇电源相连；
一电感，其一端与所述P型绝缘栅场效应管的漏极相连；
一输出电容；
一第一整流二极管，其阴极通过所述输出电容接地；
一第二整流二极管，其阳极与所述第一整流二极管的阴极相连，阴极与所述风扇连接器相连；
一第三整流二极管，其阳极与所述风扇电源相连，阴极与所述风扇连接器相连；
一N型绝缘栅场效应管，其漏极与所述电感的另一端及第一整流二极管的阳极均相连，源极通过一电流传感器电阻接地；及
一PWM控制器，包括一电源端、一接地端、一频率输入端、一停机/同步输入端、一电流感测正相输入端、一门极驱动/电流感测反相输入端、一反馈输入端、一5V芯片调压器输出端、一1.25V参考电压输出端及一门极驱动输出端，所述5V芯片调压器输出端通过一电容接地，所述PWM控制器的电源端与5V芯片调压器输出端及所述P型绝缘栅场效应管的漏极均相连，门极驱动输出端与所述N型绝缘栅场效应管的栅极相连，电流感测正相输入端与N型绝缘栅场效应管的源极相连并通过所述电流传感器电阻与所述门极驱动/电流感测反相输入端相连，所述反馈输入端通过一电阻与所述第一整流二极管的阴极相连并通过一电阻接地，所述1.25V参考电压输出端通过一电容接地，频率输入端通过一电阻接地，接地端及门极驱动/电流感测反相输入端均接地，所述停机/同步输入端与所述电源控制模块相连。
4.如权利要求3所述的风扇延时控制系统，其特征在于：所述电源控制模块包括：
一第一分压电阻；
一第二分压电阻，其一端与所述P型绝缘栅场效应管的漏极相连，另一端通过所述第一分压电阻接地；
一热敏电阻；
一第三分压电阻，其一端与所述P型绝缘栅场效应管的漏极相连，另一端通过所述热敏电阻接地；及
一比较器，其正输入端连接于所述第一分压电阻与第二分压电阻之间的节点，负输入端连接于所述第三分压电阻与热敏电阻之间的节点，输出端与所述PWM控制器的停机/同步输入端相连，电源端与所述第一监控电源相连，接地端接地。
5.如权利要求1所述的风扇延时控制系统，其特征在于：所述风扇连接器的电源端还通过一电容接地且通过一电阻与所述风扇连接器的感测端相连。
6.如权利要求1所述的风扇延时控制系统，其特征在于：所述风扇延时控制系统还包括一转速侦测模块，所述转速侦测模块与所述风扇连接器的感测端相连以感测所述风扇的转速。
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