CN102400933A - 风扇驱动电路 - Google Patents

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Abstract

一种风扇驱动电路，设于一电子装置内部，该风扇驱动电路包括：控制芯片，输出随电子装置内部温度变化而变化的信号；信号处理电路，将控制芯片输出的信号转换放大后由输出端输出一电压信号；及控制电路，包括稳压二极管、三极管及辅助电阻，所述三极管的基极连接到信号处理电路的输出端，发射极经过辅助电阻接地，集电极经过风扇连接到电源，用以驱动风扇，稳压二极管的阳极连接到运算放大电路与三极管的基极之间，阴极连接至风扇与三极管的集电极之间。

Description

风扇驱动电路
技术领域
本发明涉及一种风扇驱动电路，特别涉及一种自动变速的风扇驱动电路。
背景技术
随着计算机技术的不断发展，特别是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)频率的不断提高，相应地其工作时所产生的热量也不断增多，为了及时将热量充分散发，一般会在CPU上增加风扇等散热装置。但是，现有的风扇通常只能以固定的转速转动，CPU内的温度上升时，风扇并不能相应地提高转速，可能导致使得CPU内的温度不能有效地被降低；而当CPU内的温度下降时，风扇也不能相应地降低转速，从而造成电能的浪费。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种能随着温度变化而改变风扇转速的风扇驱动电路。
一种风扇驱动电路，设于一电子装置内部，该风扇驱动电路包括：控制芯片，输出随电子装置内部温度变化而变化的信号；信号处理电路，将控制芯片输出的信号转换放大后由输出端输出一电压信号；及控制电路，包括稳压二极管、三极管及辅助电阻，所述三极管的基极连接到信号处理电路的输出端，发射极经过辅助电阻接地，集电极经过风扇连接到电源，用以驱动风扇，稳压二极管的阳极连接到运算放大电路与三极管的基极之间，阴极连接至风扇与三极管的集电极之间。
本发明风扇驱动电路通过控制芯片输出随电子装置内部的温度变化的信号给信号处理电路，信号处理电路将控制芯片输出的信号转换放大后输出至控制电路，该控制电路使得无论控制芯片输出的信号大、小，都有电流流入至风扇，而流入风扇的电流根据控制芯片输出的信号相应的改变，使得风扇的转速可根据电子装置内部温度而自行调整。
附图说明
图1是本发明风扇驱动电路的较佳实施方式的电路图。
主要元件符号说明
控制芯片              10
积分电路              20
运算放大电路          30
控制电路              40
风扇                  50
信号处理电路          60
放大器                U1
稳压二极管            DW
三极管                Q1
电容                  C1
电阻                  R1、R2、R3、R4、R5
具体实施方式
如图1所示，本发明风扇驱动电路100设于电子装置(图未示)内部，用以驱动电子装置内的风扇50工作。该风扇驱动电路100包括控制芯片10、信号处理电路60及控制电路40。该控制芯片10、信号处理电路60、控制电路40与风扇50依次电性连接。
控制芯片10输出一数字脉冲宽度调制信号给信号处理电路60，且当电脑等电子装置内部的温度升高，该数字脉冲宽度调制信号的占空比增大，当电脑等电子装置内部的温度降低，该数字脉冲宽度调制信号的占空比减小。于本发明实施方式中，该控制芯片10连接至由热敏电阻等感温元件组成的温度检测电路(图未示)来检测电子装置内部的温度，该检测电路检测电子装置内部温度，并对应检测到的温度发送一信号至控制芯片10，以调节控制芯片10输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比。信号处理电路60将控制芯片10输出的数字脉冲宽度调制信号转换放大后由输出端输出一电压信号。控制电路40连接至信号处理电路60的输出端，且无论该信号处理电路60输出端输出的电压值高、低，该控制电路40都使得电流能流入风扇50，保证风扇50的转动。
信号处理电路60包括积分电路20和运算放大电路30，且积分电路20与运算放大电路30依次电性连接于控制芯片10与控制电路40之间。
积分电路20根据数字脉冲宽度调制信号的占空比，将数字脉冲宽度调制信号转化为一电压信号，再输出给运算放大电路30。当控制芯片10输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比越大时，积分电路20转化后的电压信号的电平值越高；当控制芯片10输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比越小时，积分电路20转化后的电压信号的电平值越低。于本发明实施方式中，该积分电路20包括一电阻R1及一电容C1。电阻R1的一端连接控制芯片10，电阻R1的另一端连接运算放大电路30。电容C1一端连接至电阻R1与运算放大电路30之间，另一端接地。
运算放大电路30接收积分电路20输出的电压信号，并将接收到的电压信号放大并输出至控制电路40，且积分电路20输出的电压信号的电平值越高，运算放大电路30输出的电压值越大，积分电路20输出的电压信号的电平值越低，运算放大电路30输出的电压值越小。于本发明实施方式中，运算放大电路30包括一放大器U1及电阻R2、电阻R3。所述放大器U1的反相输入端连接至电阻R1与电容C1。放大器U1的同向输入端则通过电阻R2接地，还通过电阻R3连接至控制电路40。放大器U1的输出端也连接控制电路40。放大器U1处于虚短路状态，其反向输入端与正向输入端的电压相等，且该电压值都与积分电路20输出的电压值相等，放大器U1的反向输入端处的电流近似为零。
控制电路40使得无论运算放大电路30输出的电压值高、低，都有电流流入风扇50，保证风扇50转动。于本发明实施方式中，控制电路40包括电阻R4、电阻R5、三极管Q1及稳压二极管DW。三极管Q1的基极通过电阻R4连接至放大器U1的输出端，集电极连接至风扇50，发射极通过电阻R5接地，还连接至电阻R3。稳压二极管DW的正极连接至电阻R4与三极管Q1的基极之间，负极连接至风扇50与三极管Q1的集电极之间。电子装置内部温度越高，控制芯片10输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比越大，积分电路20转化后的电压信号的电平值越高，放大器U1输出的电压越大，使得三极管Q1导通而驱动风扇50工作，且风扇50的转速较快。电子装置内部的温度越低，数字脉冲宽度调制信号的占空比越小，积分电路20转化后的电压信号的电平值越低，运算放大电路30输出的电压越小，稳压二极管DW在三极管Q1的基极和集电极之间产生一个电压差，使得三极管Q1导通而驱动风扇50工作，且风扇50的转速较慢。在本实施方式中，三极管Q1作为电开关为一NPN型三极管，在其他实施方式中，也可采用其他类型的电开关，例如NMOS型场效应管等。
风扇50连接至一电源V1，并连接至稳压二极管DW的负极与三极管Q1的集电极。在本实施方式中，所述电源V1为12伏特的直流电源。
下面详细介绍本发明风扇驱动电路100控制风扇50转速的工作过程：
设积分电路20输出的电压为Ui，放大器U1的同相输入端和反相输入端的电压相等，也为Ui，三极管Q1发射极的电压为Uo，流经风扇50的电流为If。
因为流经放大器U1的反相输入端的电流近似为零，因此流经电阻R2的电流等于流经电阻R3的电流，流经风扇50的电流If满足如下公式：
If＝U0/R5+Ui/R2    (1)；
因为流经电阻R3的电流等于流经电阻R2的电流，三极管Q1发射极的电压Uo满足如下公式：
Uo＝Ui+Ui*R3/R2    (2)；
根据公式(1)及(2)，可以得知电阻流经风扇50的电流满足如下公式：If＝Ui*(1/R5+R3/R2*R5+1/R2)  (3)；
从而得知，在以上各电阻阻值不变的前提下，流过风扇50的电流与积分电路20输出的电压Ui成正比，通过控制电压Ui的大小就可控制风扇50的转速。
当温度较低时，控制芯片10输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比较小时，积分电路20输出的电压Ui较小，风扇50的转速较慢。随着温度升高，数字脉冲宽度调制信号的占空比逐渐增大，积分电路20输出的电压Ui也逐渐增大，流经风扇50的电流也随着增大，风扇50的转速也随之增加。如此实现了由随温度变化而变化的所述数字脉冲宽度调制信号控制电压Ui，从而控制所述风扇50的转速。
控制电路40的稳压二极管DW与三极管Q1的作用是保证无论数字脉冲宽度调制信号占空比是大还是小，都有电流流经风扇50，从而确保风扇50能够保持转动。当数字脉冲宽度调制信号占空比较大时，放大器U1输入的电压较大，输出端输出的电压也较大，三极管Q1的基极与发射极之间的电压差值达到阀值电压(例如0.6伏特)而使三极管Q1导通，有电流流经风扇50；当数字脉冲宽度调制信号的占空比很小甚至为0时，放大器U1输入的电压很小，放大器U1输出端输出的电压也较小，无法使三极管Q1的基极与发射极之间的差值达到阀值电压(例如0.6伏特)，此时，稳压二极管DW反向击穿使三极管Q1的集电极与基极之间产生一个电压差，以使三极管Q1导通而驱动风扇50工作。
本发明风扇驱动电路100通过随温度变化而变化的所述数字脉冲宽度调制信号控制电压Ui，就可控制所述风扇50的转速随着温度的升高而变快，随着温度的降低而变慢，从而有效地控制了风扇50的转速。

Claims (7)

1.一种风扇驱动电路，设于电子装置内部，该风扇驱动电路包括：
控制芯片，输出随电子装置内部温度变化而变化的信号；
信号处理电路，将控制芯片输出的信号转换放大后由输出端输出一电压信号；及
控制电路，包括稳压二极管、三极管及辅助电阻，所述三极管的基极连接到信号处理电路的输出端，发射极经过辅助电阻接地，集电极经过风扇连接到电源，用以驱动风扇，稳压二极管的阳极连接到运算放大电路与三极管的基极之间，阴极连接至风扇与三极管的集电极之间。
2.如权利要求1所述的风扇驱动电路，其特征在于：信号处理电路包括积分电路与运算放大电路，积分电路与运算放大电路依次电性连接于控制芯片与控制电路之间，积分电路将控制芯片输出的信号转换成电压信号，运算放大电路接收来自积分电路的电压信号，并将该电压信号放大后输出至控制电路。
3.如权利要求2所述的风扇驱动电路，其特征在于：该积分电路包括第一电阻及电容，该第一电阻的一端连接所述控制芯片，该第一电阻的另一端通过所述电容接地，还连接所述运算放大电路。
4.如权利要求2所述的风扇驱动电路，其特征在于：该运算放大电路包括放大器、第二电阻及第三电阻，该放大器的反相输入端连接该积分电路，所述放大器的同相输入端通过第二电阻接地，还通过第三电阻连接至所述三极管的发射极及辅助电阻，该运算放大器的输出端连接至稳压二极管的正极与三极管的基极。
5.如权利要求4所述的风扇驱动电路，其特征在于：该放大器处于虚短路状态，正向输入端的电压与反向输入端的电压相等。
6.如权利要求5所述的风扇驱动电路，其特征在于：控制芯片输出的信号为一数字脉冲宽度调制信号，且电子装置内部温度较高时，该控制芯片输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比较大，运算放大器相应输出一较大电压，使得三极管导通，而驱动所述风扇。
7.如权利要求6所述的风扇驱动电路，其特征在于：电子装置内部温度较低时，该控制芯片输出的数字脉冲宽度调制信号的占空比较小，运算放大器相应输出一较小电压，稳压二极管使三极管的集电极与基极之间产生一电压差，使得三极管导通而驱动所述风扇。
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