CN102536871B - 风扇系统、风扇控制电路以及风扇控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇控制电路，包括正反转控制电路，输出正反转输出信号，使得风扇在电源启动后，先以第一方向旋转第一时间再于第二时间后以第二方向旋转，其中第二时间紧接于第一时间之后；以及突波电流抑制电路，根据正反转输出信号，产生控制信号，使得驱动芯片在第二时间停止驱动风扇，并在第二时间后，再驱动风扇以第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流。

Description

风扇系统、风扇控制电路以及风扇控制方法

技术领域

本发明是有关于风扇系统，特别是有关于一种具有自动除尘和抑制突波电流的风扇控制电路。

背景技术

一般风扇的正反转是应用于吸气及排气，以达到自动除尘的效果，例如排风扇、电源供应器风扇等等。然而，三相驱动芯片虽可以驱动风扇正转或反转，但无法在运转中切换正反转。已知技术是以软件程序写入集成电路，例如微控制器单元(MCU，又称为微处理器)，来控制风扇的正反转，但成本较高。

图1是以已知技术来达到风扇正反转的风扇电流对时间的关系图。如图所示，当扇叶切换正反转时，因扇叶全转的惯性会产生突波电流Ip，此突波电流Ip约为正常启动电流的1.5倍，因此可能会烧毁控制电路及系统电源，而突波电流Ip也会消耗系统电源，造成能量的浪费。因此需要一种风扇系统和风扇控制方法，用以达到自动除尘的效果，亦可达到抑制突波电流的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种风扇控制电路，包括一正反转控制电路，输出一正反转输出信号，使得一风扇在电源启动后，先以一第一方向旋转一第一时间再于一第二时间后以一第二方向旋转，其中第二时间紧接于第一时间之后；以及一突波电流抑制电路，根据正反转输出信号，产生一控制信号，使得一驱动芯片在第二时间停止驱动风扇，并在第二时间后，再驱动风扇以第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流。

本发明亦提供另外一种风扇系统，包括一风扇；一驱动芯片，接收一正反转输出信号和一控制信号，驱动风扇；一正反转控制电路，输出正反转输出信号，使得风扇在电源启动后，先以一第一方向旋转一第一时间再于一第二时间后以一第二方向旋转，其中第二时间紧接于第一时间之后；以及一突波电流抑制电路，根据正反转输出信号，产生控制信号，使得驱动芯片在第二时间停止驱动风扇，并在第二时间后，再驱动风扇以第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流。

本发明亦提供一种风扇控制方法，包括输出一正反转输出信号至一驱动芯片和一突波电流抑制电路，使得一风扇在电源启动后，先以一第一方向旋转一第一时间再于一第二时间后以一第二方向旋转，其中第二时间紧接于第一时间之后；以及根据正反转输出信号，产生一控制信号，使得驱动芯片在第二时间停止驱动风扇，并在第二时间后，再驱动风扇以第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

附图说明

图1是以已知技术来达到风扇正反转的风扇电流对时间的关系图。

图2是本发明的风扇系统的一实施例。

图3是本发明的风扇控制电路的一实施例。

图4是本发明的风扇控制方法的一流程图。

图5是本发明的风扇控制方法的另一流程图。

图6是本发明的风扇控制方法的时序图。

[主要元件标号说明]

Ifan：风扇电流；    Ip：突波电流；

21：风扇系统；      22：风扇；

23：驱动芯片；      24：风扇控制电路；

25：正反转控制电路；26：突波电流抑制电路；

31：第一比较器；    32：第二比较器；

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；

C1：第一电容；      C2：第二电容；

Vref：电压源；      V1：参考电压；

V2：第一储存电压；  V3：第二储存电压；

FR：正反转输出信号；   CS：控制信号；

S41、S42、S510、S521、S522、S530、S541、S542、S543、S551、S552、S553：步骤。

具体实施方式

本发明提供一种具有抑制突波电流的风扇系统。在本发明实施例中，使用简单电路即可达到在风扇系统自启动后经一反转时间内全速反转，以便自动吸气及自动排气达到除尘的效果，并且不需要以软件程序写入集成电路中。除此之外，本发明实施例亦在风扇尚未全速反转时，停止驱动风扇，并经一段时间后再全速驱动风扇，以达到抑制突波电流的目的。

图2是本发明的风扇系统的一实施例。如图所示，风扇系统21包括一风扇22、一驱动芯片23和一风扇控制电路24。驱动芯片23接收一正反转输出信号FR和一控制信号CS，用以驱动风扇22。风扇控制电路24包括一正反转控制电路25用以输出正反转输出信号FR，以及一突波电流抑制电路26用以根据正反转输出信号FR，产生控制信号CS。

举例来说，当驱动芯片23接收具有一第一电平的正反转输出信号FR和一第一电平的控制信号CS时，驱动风扇22以一第一方向全速旋转。当驱动芯片23接收一第二电平的正反转输出信号FR和一第二电平的控制信号CS，或接收第二电平的正反转输出信号FR和第一电平的控制信号CS，驱动芯片23停止驱动风扇22。在某些实施例中，第一电平可以是高电压电平，第二电平可以是低电压电平，但不限于此。当驱动芯片23接收第二电平的正反转输出信号FR和第一电平的控制信号CS，使得风扇22以一第二方向全速旋转。在某些实施例中，第一方向可以是第二方向的相反方向，例如第一方向可为正转/顺时针旋转，第二方向可为反转/逆时针旋转，但不限于此。

图3是本发明的风扇控制电路的一实施例。如图所示，风扇控制电路24包括正反转控制电路25和突波电流抑制电路26。举例而言，正反转控制电路25用以输出正反转输出信号FR，使得风扇22在电源启动后，先以第一方向旋转第一时间，再于第二时间后以第二方向旋转，其中第二时间紧接于第一时间之后。突波电流抑制电路26用以根据正反转输出信号FR，产生控制信号CS，使得驱动芯片23在第二时间停止驱动风扇22，并在第二时间后，再驱动风扇22以第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流。

在此实施例中，正反转控制电路25包括一第一比较器31、一第一电容C1、一第一电阻R1、一第二电阻R2和一第三电阻R3。举例来说，第一比较器31具有一第一输入端用以接收一第一储存电压V2、一第二输入端用以接收一参考电压V1和一输出端用以输出正反转输出信号FR。第一电阻R1具有一第一端耦接至一电压源Vref，以及一第二端耦接至第一比较器31的第二输入端。第一电容C1具有一第一端耦接至一接地端，以及一第二端耦接至第一比较器31的第二输入端。第二电阻R2具有一第一端耦接至电压源Vref，以及一第二端耦接至第一比较器31的第一输入端。第三电阻R3具有一第二端耦接至接地端，以及一第二端耦接至第一比较器31的第一输入端。

进一步来说，参考电压V1是电压源Vref通过第二电阻R2和第三电阻R3分压所产生。同样地，第一储存电压V2是由电压源Vref通过第一电阻R1和第一电容C1分压所产生。当第一储存电压V2小于参考电压V1时，第一比较器31输出具有第一电平的正反转输出信号FR，使得驱动芯片23控制风扇22以第一方向旋转。当第一储存电压V2大于参考电压V1时，第一比较器31输出具有第二电平的正反转输出信号FR，以便驱动芯片23经第二时间后使风扇22以第二方向旋转。

在此实施例中，突波电流抑制电路26亦包括一第二比较器32、一第二电容C2、一第四电阻R4、一第五电阻R5和一第六电阻R6。举例来说，第二比较器32具有一第一输入端用以接收一第二储存电压V3、一第二输入端用以接收参考电压V1，以及一输出端用以输出控制信号CS。第二电容C2耦接于第一比较器31的输出端与第二比较器32的第一输入端之间。第四电阻R4具有一第一端耦接至电压源Vref，以及一第二端耦接至第一比较器的输出端。第五电阻R5具有一第一端耦接至电压源Vref，以及一第二端耦接至第二比较器32的第一输入端，用以对第二电容C2进行充电。第六电阻R6具有一第一端耦接至电压源Vref，以及一第二端耦接至第二比较器32的输出端。

进一步来说，第二储存电压V3是由电压源Vref和正反转输出信号FR之间的电压差，再通过第一电阻R1和第一电容C1分压所产生。举例来说，当第一比较器31输出第二电平的正反转输出信号FR时，第二电容C2会被放电至低于参考电压V1，接着在第二时间内被电压源Vref充电至高于参考电压V1。因此，当第二储存电压V3大于参考电压V1时，第二比较器32输出具有第一电平的控制信号CS，使得驱动芯片23控制风扇22全速旋转，并且当第二储存电压V3小于参考电压V1时，第二比较器32输出具有第二电平的控制信号CS，使得驱动芯片23停止驱动风扇22旋转。

本发明亦提供一种风扇控制方法，用以达到自动除尘的效果，亦可达到抑制突波电流的目的。图4是本发明的风扇控制方法的一流程图，如图所示，风扇控制方法包括下列步骤。

于步骤S41，正反转控制电路25输出正反转输出信号FR至驱动芯片23与突波电流抑制电路26，使得风扇22在电源启动后，先以第一方向旋转第一时间再于第二时间后以第二方向旋转，其中第二时间紧接于第一时间之后。举例而言，电源启动后，由于第一储存电压V2小于参考电压V1，因此输出具有第一电平的上述正反转输出信号FR，使得驱动芯片23控制风扇22以第一方向旋转。在第一时间后，由于第一储存电压V2大于参考电压V1，因此输出具有第二电平的正反转输出信号FR，以便在驱动芯片23经第二时间后使风扇22以第二方向旋转。

于步骤S42，突波电流抑制电路26根据正反转输出信号FR，产生控制信号CS，使得驱动芯片23在第二时间停止驱动风扇22，并在第二时间后，再驱动风扇22以第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流。举例而言，由于在第一时间后正反转输出信号FR为第二电平，导致第二储存电压V3小于参考电压V1时，突波电流抑制电路26会输出具有第二电平的控制信号CS，使得驱动芯片23停止驱动风扇22旋转。在第二时间后，由于第二储存电压V3大于参考电压V1，突波电流抑制电路26会输出具有第一电平的控制信号CS，使得驱动芯片23以第二方向全速旋转。

图5是本发明的风扇控制方法的另一流程图，图6是本发明的风扇控制方法的时序图。图6是对应于图4和图5。

于步骤S510中，在时间t0(即电源启动时)时，第一比较器31比较第一储存电压V2是否大于参考电压V1。当第一储存电压V2小于参考电压V1时，则进行步骤S521。相反地，当第一储存电压V2大于参考电压V1时，则进行步骤S522。根据图6所示，在第一时间(即时间t0至时间t1)时，由于第一储存电压V2小于参考电压V1，使得流程来到步骤S521。于步骤S521中，第一比较器31会输出第一电平的正反转输出信号FR至驱动芯片23和突波电流抑制电路26。接着，第二比较器32比较第二储存电压V3是否大于参考电压V1。由于在时间t0至时间t1时，第二储存电压V3大于参考电压V1，因此来到步骤S541。于步骤S541中，第二比较器32输出第一电平的控制信号CS至驱动芯片23，用以驱动风扇22以第一方向全速旋转(步骤551)。

如图6所示，由于在第二时间(即时间t1至时间t2)时，第一储存电压V2大于参考电压V1，使得流程来到步骤S522。于步骤S522中，第一比较器31会输出第二电平的正反转输出信号FR至驱动芯片23和突波电流抑制电路26。接着，于步骤S530，第二比较器32比较第二储存电压V3是否大于参考电压V1。当第二储存电压V3小于参考电压V1时，则进行步骤S542，而当第二储存电压V3大于参考电压V1时，则进行步骤S543。由于在时间t1至时间t2时，第二储存电压V3小于参考电压V1，因此来到步骤S542。于步骤S542中，第二比较器32会输出第二电平的控制信号CS至驱动芯片23，以便停止驱动风扇22(步骤S552)。

在时间t2之后，由于第一储存电压V2大于参考电压V1以及第二储存电压V3大于参考电压V1，因此来到步骤S543。于步骤S543中，第二比较器32会输出第一电平的控制信号CS至驱动芯片23，以便驱动风扇22以第二方向全速旋转(步骤S553)。

根据图6的风扇电流，明显地在时间t2(即风扇反转后)后无突波电流发生。由此可知，先以第一方向旋转第一时间，在第一时间终了停止驱动风扇22，经过第二时间后，再驱动风扇22以第二方向全速旋转，具有达到自动除尘的效果，亦可达到抑制突波电流的目的。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限制本发明。此外，本领域技术人员应能知悉本发明权利要求范围应被宽广地认定以涵括本发明所有实施例及其变型。

Claims (11)

1.一种风扇控制电路，包括： 

正反转控制电路，输出正反转输出信号，使得风扇在电源启动后，先以第一方向旋转第一时间再于第二时间后以第二方向旋转，其中上述第二时间紧接于上述第一时间之后；以及 

突波电流抑制电路，根据上述正反转输出信号，产生控制信号，使得驱动芯片在上述第二时间停止驱动上述风扇，并在上述第二时间后，再驱动上述风扇以上述第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流， 

其中上述正反转控制电路包括第一比较器，具有第一输入端，接收参考电压、第二输入端，接收第一储存电压，以及输出端，输出上述正反转输出信号；当上述第一储存电压小于上述参考电压时，上述第一比较器输出具有第一电平的上述正反转输出信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇以上述第一方向旋转，并且当上述第一储存电压大于上述参考电压时，上述第一比较器输出具有第二电平的上述正反转输出信号，以便在上述驱动芯片在经上述第二时间后使上述风扇以上述第二方向旋转， 

上述正反转控制电路还包括： 

第一电阻，具有第一端耦接至电压源，以及第二端耦接至上述第一比较器的上述第二输入端； 

第一电容，具有第一端耦接至接地端，以及第二端耦接至上述第一比较器的上述第二输入端； 

第二电阻，具有第一端耦接至上述电压源，以及第二端耦接至上述第一比较器的上述第一输入端；以及 

第三电阻，具有第二端耦接至上述接地端，以及第二端耦接至上述第一比较器的上述第一输入端 

上述突波电流抑制电路包括： 

第二比较器，具有第一输入端，接收第二储存电压、第二输入端，接收上述参考电压，以及输出端，输出上述控制信号；当上述第二储存电压大于上述参考电压时，上述第二比较器输出具有第一电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇全速旋转，并且当上述第二储存电压小于上述参考电压时，上述第二比较器输出具有第二电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片停止驱动上述风扇旋转， 

上述突波电流抑制电路还包括： 

第二电容，耦接于上述第一比较器的上述输出端与上述第二比较器的上述第一输入端之间，其中当上述第一比较器输出上述第二电平的上述正反转输出信号时，上述第二电容会被放电至低于上述参考电压，接着在上述第二时间内被一电压源充电至高于上述参考电压， 

上述突波电流抑制电路还包括： 

第四电阻，具有第一端耦接至上述电压源，以及第二端耦接至上述第一比较器的上述输出端；以及 

第五电阻，具有第一端耦接至上述电压源，以及第二端耦接至上述第二比较器的上述第一输入端，对上述第二电容进行充电。 

2.根据权利要求1所述的风扇控制电路，其中上述驱动芯片为三相驱动芯片。 

3.一种风扇系统，包括： 

风扇； 

驱动芯片，接收正反转输出信号和控制信号，驱动上述风扇； 

正反转控制电路，输出上述正反转输出信号，使得上述风扇在电源启动后，先以第一方向旋转第一时间再于第二时间后以第二方向旋转，其中上述第二时间紧接于上述第一时间之后；以及 

突波电流抑制电路，根据上述正反转输出信号，产生上述控制信号，使得上述驱动芯片在上述第二时间停止驱动上述风扇，并在上述第二时间后，再驱动上述风扇以上述第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流， 

其中上述正反转控制电路包括第一比较器，具有第一输入端，接收参考电压、第二输入端，耦接至第二节点接收第一储存电压，以及输出端，输出上述正反转输出信号；当上述第一储存电压小于上述参考电压时，上述第一比较器输出具有第一电平的上述正反转输出信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇以上述第一方向旋转，并且当上述第一储存电压大于上述参考电压时，上述第一比较器输出具有第二电平的上述正反转输出信号，以便在上述驱动芯片在经上述第二时间后使上述风扇以上述第二方向全速旋转， 

上述正反转控制电路还包括： 

第一电阻，具有第一端耦接至电压源，第二端耦接至上述第一比较器的上述第二输入端； 

第一电容，具有第一端耦接至接地端，第二端耦接至上述第一比较器的上述第二输入端； 

第二电阻，具有第一端耦接至上述电压源，第二端耦接至上述第一比较器的上述第一输入端；以及 

第三电阻，具有第二端耦接至上述接地端，第二端耦接至上述第一比较器的上述第一输入端 

上述突波电流抑制电路包括： 

第二比较器，具有第一输入端，接收第二储存电压、第二输入端，接收上述参考电压，以及输出端，输出上述控制信号；当上述第二储存电压大于上述参考电压时，上述第二比较器输出具有第一电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇全速旋转；以及当上述第二储存电压小于上述参考电压时，上述第二比较器输出具有第二电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片停止驱动上述风扇旋转 

上述突波电流抑制电路还包括： 

第二电容，耦接于上述第一比较器的上述输出端与上述第二比较器的上述第一输入端之间，其中当上述第一比较器输出上述第二电平的上述正反转输出信号时，上述第二电容会被放电至低于上述参考电压，接着在上述第二时间内被一电压源充电至高于上述参考电压 

上述突波电流抑制电路还包括： 

第四电阻，具有第一端耦接至上述电压源，以及第二端耦接至上述第一比较器的上述输出端；以及 

第五电阻，具有第一端耦接至上述电压源，以及第二端耦接至上述第二比较器的上述第一输入端，对上述第二电容进行充电。 

4.根据权利要求3所述的风扇系统，其中在电源启动时，上述驱动芯片接收具有第一电平的上述正反转输出信号和第一电平的上述控制信号，使得上述风扇以上述第一方向全速旋转，并经上述第一时间后，上述驱动芯片接收第二电平的上述正反转输出信号和第二电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片停止驱动上述风扇，并经过上述第二时间后，上述驱动芯片接收上述第二电平的上述正反转输出信号和上述第一电平的上述控制信号，使得上述风扇以第二方向全速旋转。 

5.根据权利要求3所述的风扇系统，其中上述驱动芯片为三相驱动芯片。 

6.一种风扇控制方法，包括： 

输出正反转输出信号至驱动芯片和突波电流抑制电路，使得风扇在电源启动后，先以第一方向旋转第一时间再于第二时间后以第二方向旋转，其中上述第二时间紧接于上述第一时间之后；以及 

根据上述正反转输出信号，产生控制信号，使得上述驱动芯片在上述第二时间停止驱动上述风扇，并在上述第二时间后，再驱动上述风扇以上述第二方向全速旋转，以进行抑制突波电流， 

上述正反转控制电路包括第一比较器，具有第一输入端，接收参考电压、第二输入端，接收第一储存电压，以及输出端，输出上述正反转输出信号；当上述第一储存电压小于上述参考电压时，上述第一比较器输出具有第一电平的上述正反转输出信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇以上述第一方向旋转，并且当上述第一储存电压大于上述参考电压时，上述第一比较器输出具有第二电平的上述正反转输出信号，以便在上述驱动芯片在经上述第二时间后使上述风扇以上述第二方向旋转， 

上述突波电流抑制电路包括： 

第二比较器，具有第一输入端，接收第二储存电压、第二输入端，接收上述参考电压，以及输出端，输出上述控制信号；当上述第二储存电压大于上述参考电压时，上述第二比较器输出具有第一电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇全速旋转，并且当上述第二储存电压小于上述参考电压时，上述第二比较器输出具有第二电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片停止驱动上述风扇旋转。 

7.根据权利要求6所述的风扇控制方法，其中当上述正反转输出信号与上述控制信号皆为第一电平时，驱动上述风扇以上述第一方向全速旋转； 

当上述正反转输出信号与上述控制信号为第二电平时，停止驱动上述风扇；以及 

当上述正反转输出信号与上述控制信号分别为上述第二电平与上述第一电平时，使上述风扇以上述第二方向全速旋转。 

8.根据权利要求6所述的风扇控制方法，其中输出上述正反转输出信号至上述驱动芯片的步骤包括： 

在电源启动时，输出具有第一电平的上述正反转输出信号，使得上述驱动芯片以上述第一方向旋转驱动上述风扇；以及 

经上述第一时间后，输出具有第二电平的上述正反转输出信号，使得上述驱动芯片经上述第二时间后以上述第二方向驱动上述风扇。 

9.根据权利要求8所述的风扇控制方法，其中产生上述控制信号的步骤包括： 

当上述正反转输出信号为上述第一电平时，输出具有上述第一电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片驱动上述风扇为全速旋转；以及 

当上述正反转输出信号为上述第二电平时，输出第二电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片停止驱动上述风扇旋转，并经上述第二时间后，输出上述第一电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片驱动上述风扇为全速旋转。 

10.根据权利要求8所述的风扇控制方法，其中当第一储存电压小于一参考电压时，输出具有上述第一电平的上述正反转输出信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇以第一方向旋转，并且当上述第一储存电压大于上述参考电压时，输出具有上述第二电平的上述正反转输出信号，以便在上述驱动芯片经上述第二时间后使上述风扇以上述第二方向旋转。 

11.根据权利要求10所述的风扇控制方法，其中当第二储存电压大于上述参考电压时，输出具有第一电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片控制上述风扇全速旋转，并且当上述第二储存电压小于上述参考电压时，输出具有第二电平的上述控制信号，使得上述驱动芯片停止驱动上述风扇旋转。