CN102654131B - 风扇转速控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风扇转速控制装置，用于控制一个风扇的转速，该风扇用于为一个电子装置散热。该风扇转速控制装置包括一个用于产生多个占空比不同的脉冲序列的脉冲产生器、一个多路复用器、一个用于采集该电子装置的当前温度并产生一个温度信号的温度采集器及一个用于根据该温度信号产生一个选择信号的脉冲选择器。该多个脉冲序列分别用于驱动该风扇为不同温度的该电子装置散热。该多路复用器用于根据该选择信号选择一个与该电子装置的当前温度对应的一个脉冲序列并输给该风扇。如此，不需经过该电子装置的中央处理器实现对该风扇的转速控制，转速控制功能稳定。

Description

风扇转速控制装置
技术领域
本发明涉及一种风扇转速控制装置。
背景技术
目前，由脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)电源驱动的风扇广泛应用于各种电子装置中，为电子装置散热。为提高散热效率，大多数的电子装置具有转速控制功能，以在电子装置的温度较低时调低脉冲宽度以调制电源输出的脉冲的占空比从而降低供给风扇的功率，降低风扇的转速，而在电子装置的温度较高时调高脉冲宽度以调制电源输出的脉冲的占空比从而提高供给风扇的功率，提高风扇的转速。然而，现有电子装置中，转速控制功能的实现一般都需占用电子装置的中央处理器的资源，例如，需电子装置的中央处理器以中断或定期读取(polling)的方式读取电子装置的温度并发出对应的控制信号。如此，当电子装置的中央处理器被电子装置的其他进程占用或者处于死锁(deadlock)状态时，风扇转速控制功能不稳定。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种转速控制功能稳定的转速控制装置。
一种风扇转速控制装置，用于控制一个风扇的转速，该风扇用于为一个电子装置散热。该风扇转速控制装置包括一个脉冲产生器、一个多路复用器、一个温度采集器及一个脉冲选择器。该脉冲产生器用于产生多个脉冲序列，该多个脉冲序列的占空比不同，分别用于驱动该风扇为不同温度的该电子装置散热。该多路复用器包括多个复用输入端、多个选择端及一个复用输出端。该多个复用输入端分别接入该多个脉冲序列。该温度采集器用于采集该电子装置的当前温度并产生一个温度信号。该脉冲选择器用于根据该温度信号产生一个选择信号，并输入该多个选择端以使该多路复用器选择一个该复用输入端输入的且与该电子装置的当前温度对应的一个脉冲序列，并通过该复用输出端输出给该风扇。
如此，该风扇转速控制装置可以依据该电子装置的当前温度选择具有合适占空比的脉冲序列为该风扇提供合适的功率，而不需经过该电子装置的中央处理器实现对该风扇的转速控制，功能稳定。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的风扇转速控制装置的方框示意图。
图2为图1的风扇转速控制装置的脉冲产生器的电路示意图。
图3为图2的脉冲产生器的工作时序示意图。
图4为图1的风扇转速控制装置的温度采集器及模数转换器的电路示意图。
图5为图1的风扇转速控制装置的脉冲选择器的电路示意图。主要元件符号说明
风扇转速控制装置10
脉冲产生器      100
时钟发生器      102
JK触发器        104
与门电路        106
或门电路        108
脉冲输出端      110，110(1)，110(2)，110(3)，110(4)
J输入端         112
时钟输入端      114
K输入端         116
Q输出端         118，118(1)，118(2)
与门输入端      120
与门输出端      122，122(1)，122(2)，122(3)，122(4)
或门输入端      124
或门输出端      126，126(1)，126(2)，126(3)
多路复用器    200
复用输入端    202
选择端        204
复用输出端    206
温度采集器    300
热敏电阻      302
脉冲选择器    400
选择输出端    402(1)，402(2)
模数转换器    500
模数输入端    502
电源          504
电阻          506
电阻组        508
比较器        510
模数输出端    512，512(1)，512(2)，512(3)
反相输入端    514
正相输入端    516
比较输出端    518
风扇          20
电子装置      30
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施方式的风扇转速控制装置10，用于控制一个风扇20的转速。该风扇20用于为一个电子装置30散热。该风扇转速控制装置10包括一个脉冲产生器100、一个多路复用器200、一个温度采集器300及一个脉冲选择器400。该脉冲产生器100用于产生多个脉冲序列，该多个脉冲序列的占空比不同，分别适用于驱动该风扇20为不同温度的该电子装置30散热。该多路复用器200包括多个复用输入端202、多个选择端204及一个复用输出端206。该多个复用输入端202分别接入该多个脉冲序列。该温度采集器300用于采集该电子装置30的当前温度并产生一个温度信号。该脉冲选择器400用于根据该温度信号产生一个选择信号，并输入该多个选择端204以使该多路复用器200选择一个该复用输入端202输入的且与该电子装置30的当前温度对应的一个脉冲序列，并通过该复用输出端206输出给该风扇20。
如此，该风扇转速控制装置10可以依据该电子装置30的当前温度选择具有合适占空比的脉冲序列为该风扇20提供合适的功率，而不需经过该电子装置30的中央处理器(图未示)实现对该风扇20的转速控制，功能稳定。
具体地，该电子装置30可以为计算机、游戏机或影音播放器等。该电子装置30可以包括有两个或两个以上的该风扇20，该风扇转速控制装置10可以同时控制该多个风扇20。
请一并参阅图2，该脉冲发生器100包括一个时钟发生器102(clock，CLK)、n个JK触发器104、N个与门电路106、K个或门电路108及N个依次排列脉冲输出端110，其中，n，N及K为正整数且N＝2n＝K+1。本实施方式中，N＝4，n＝2，K＝3。该时钟发生器102用于产生一个时钟脉冲序列。每个JK触发器102包括一个J输入端112(即图中的1J)、一个时钟输入端114(即图中的C1)、一个K输入端116(即图中的1K)及一个Q输出端118。该n个时钟输入端114接入该时钟脉冲序列。该n个JK触发器102依次排列，后一个JK触发器102的J输入端112及K输入端116接入前一个JK触发器102的Q输出端118。每个与门电路106包括n个分别与该n个Q输出端118连接的与门输入端120及一个与门输出端122。该N个与门电路106依次排列，第i个与门电路106用于在第I个时钟脉冲将该n个Q输出端118的输出转换为一个高电平(即逻辑“1”)，其中，I＝kN+i，i≤N，i，I及k为正整数。第一个与门电路106的与门输出端122(即为图中的122(1))与第一个脉冲输出端110连接。该K个或门电路108依次排列，第i个或门电路108包括j个与前j个与门电路106的与门输出端112连接的或门输入端124及一个与第j个脉冲输出端110连接的或门输出端126，其中，j＝i+1。
请参阅图3，如此，该n个JK触发器104对该时钟发生器102产生的时钟脉冲(即图中的CLK)进行计数，并通过该n个Q输出端118(即图中的118(1)及118(2))输出一个n位的两进制计数数字信号，第i个与门电路106通过非运算及与运算在第I个时钟脉冲将该n个Q输出端118输出的两进制计数数字信号转换成一个高电平。第一个脉冲输出端110(即图中的110(1))与第一个与门电路106的与门输出端122(即图中的122(1))连接，如此，第一个脉冲输出端110每N个时钟脉冲输出一个时钟脉冲宽度的高电平。第j个脉冲输出端与第i个或门电路108的或门输出端126连接，而第i个或门电路108的j个或门输入端与前j个与门电路106的与门输出端122连接，则第j个脉冲输出端110(即图中的110(2)，110(3)及110(4))每N个时钟脉冲输出j个时钟脉冲宽度的高电平。也即是说，在N个时钟脉冲内，第一个脉冲输出端110(即110(1))输出占空比为1/N(即1/4，合25％)的脉冲序列，而在第j个脉冲输出端110输出占空比为j/N的脉冲序列(即2/4，合50％；3/4，合75％；4/4，合100％)。
每个与门电路106的每个与门输入端120，若对输入进行非运算则用0标识，若对输入未进行非运算则用1表示，则每个与门电路106的n个与门输入端120的标识组成一个n位的两进制标识数字，第i个与门电路106的n个与门输入端120的两进制标识数字的值为i’，其中i′＝i-1。例如，第一个与门电路106的两个与门输入端120(i＝1，n＝2)的两进制标识数字的值为0，也即是两个与门输入端120均对输入进行非运算。又如，第二个与门电路106的两个与门输入端120(i＝2)的两进制标识数字的值为1(即01)，也即是第一与门输入端120对输入进行非运算而第二个与门输入端120未对输入进行非运算。
本实施方式中，该多路复用器200包括N个复用输入端202及n个选择端204(本实施方式中，N＝4，n＝2)，该N个脉冲输出端110分别与该N个复用输入端202连接，每个复用输入端202包括有一个n位的两进制地址，该选择信号为一个n位的两进制数字信号，该选择信号的n位两进制数字分别输入该n个选择端204，该多路复用器200用于连通该复用输出端206与一个两进制地址与该选择信号相同的复用输入端202。
请参阅图4，该温度采集器300包括一个热敏电阻302，该温度信号为该热敏电阻302的电阻值。
优选地，该风扇转速控制装置10还包括一个模数转换器500，用于将该温度信号转化成一个K位的两进制数字信号(本实施方式中，K＝3)。该模数转换器500包括一个模数输入端502、一个电源504、一个电阻506，K个电阻组508、K个比较器510及K个模数输出端512，该热敏电阻302连接在该模数输入端502与地之间，该电阻506连接在该模数输入端502与该电源504之间，该K个电阻组508连接在该电源504与地之间，分别用于输出K个预定参考电压。每个比较器510包括一个反相输入端514、一个正相输入端516及一个比较输出端518。该模数输入端502接入该多个反相输入端514。该K个参考电压分别输入该K个正相输入端516。该K个比较输出端518分别与该K个连接。每个比较输出端518在该电子装置30的温度大于对应的一个预定温度时输出一个高电平。例如，本实施方式中，该模数转换器500的转换特性如下表1所示。
表1
由上可见，该模数转换器500可输出N个K位的两进制数字信号。
该脉冲选择器400用于将该N个K位的两进制数字信号通过逻辑运算编译成N个n位的两进制数字信号(即该选择信号)。具体地，可通过填写卡诺图，然后根据卡诺图得到该N个K位的两进制数字信号与该N个n位的两进制数字信号之间的两进制逻辑函数。本实施方式中，通过推算可知，该脉冲选择器400可选择如图5所示的逻辑电路。具体地，通过该脉冲选择器400将三个模数输出端512(3)，512(2)，512(1)输出的三位两进制数字信号转换为两个选择输出端402(1)，402(2)输出的两位两进制数字信号。
总之，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种风扇转速控制装置，用于控制一个风扇的转速，该风扇用于为一个电子装置散热，该风扇转速控制装置包括一个脉冲产生器、一个多路复用器、一个温度采集器及一个脉冲选择器，该多路复用器包括多个复用输入端、多个选择端及一个复用输出端，该温度采集器用于采集该电子装置的当前温度并产生一个温度信号，其特征在于，该脉冲产生器用于产生多个脉冲序列，该多个脉冲序列的占空比不同，分别用于驱动该风扇为不同温度的该电子装置散热；该多个复用输入端分别接入该多个脉冲序列；该脉冲选择器用于根据该温度信号产生一个选择信号，并输入该多个选择端以使该多路复用器选择一个该复用输入端输入的且与该电子装置的当前温度对应的一个脉冲序列，并通过该复用输出端输出给该风扇。
2.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该脉冲发生器包括一个时钟发生器、n个JK触发器、N个与门电路、K个或门电路及N个依次排列脉冲输出端，其中，n,N及K为正整数且N＝2n＝K+1；该时钟发生器用于产生一个时钟脉冲序列；每个JK触发器包括一个J输入端、一个时钟输入端、一个K输入端及一个Q输出端；该n个时钟输入端接入该时钟脉冲序列；该n个JK触发器依次排列，后一个JK触发器的J输入端及K输入端接入前一个JK触发器的Q输出端；每个与门电路包括n个分别与该n个Q输出端连接的与门输入端及一个与门输出端；该N个与门电路依次排列，第i个与门电路用于在第I个时钟脉冲将该n个Q输出端的输出转换为一个高电平，其中，I＝kN+i，i≤N，i,I及k为正整数；第一个与门电路的与门输出端与第一个脉冲输出端连接；该K个或门电路依次排列，第i个或门电路包括j个与前j个与门电路的与门输出端连接的或门输入端及一个与第j个脉冲输出端连接的或门输出端，其中，j＝i+1。
3.如权利要求2所述的风扇转速控制装置，其特征在于，第i个与门电路通过非运算及与运算在第I个时钟脉冲将该n个Q输出端的输出转换为一个高电平。
4.如权利要求3所述的风扇转速控制装置，其特征在于，每个与门电路的每个与门输入端，若对输入进行非运算则用0标识，若对输入未进行非运算则用1表示，则每个与门电路的n个与门输入端的标识组成一个n位的两进制标识数字，第i个与门电路的n个与门输入端的两进制标识数字的值为i’，其中i'＝i-1。
5.如权利要求2所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该多路复用器包括N个复用输入端及n个选择端，该N个脉冲输出端分别与该N个复用输入端连接，每个复用输入端包括有一个n位的两进制地址，该选择信号为一个n位的两进制数字信号，该选择信号的n位两进制数字分别输入该n个选择端，该多路复用器用于连通该复用输出端与一个两进制地址与该选择信号相同的复用输入端。
6.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该温度采集器包括一个热敏电阻，该温度信号为该热敏电阻的电阻值。
7.如权利要求6所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该风扇转速控制装置还包括一个模数转换器，用于将该温度信号转化成一个K位的两进制数字信号。
8.如权利要求7所述的风扇转速控制装置，其特征在于，该模数转换器包括一个模数输入端、一个电源、一个电阻，K个电阻组、K个比较器及K个模数输出端，该热敏电阻连接在该模数输入端与地之间，该电阻连接在该模数输入端与该电源之间，该K个电阻组连接在该电源与地之间，分别用于输出K个参考电压；每个比较器包括一个反相输入端、一个正相输入端及一个比较输出端；该模数输入端接入该多个反相输入端；该K个参考电压分别输入该K个正相输入端；该K个比较输出端分别与该K个模数输出端连接，每个比较器在该电子装置的温度大于对应的一个预定温度时输出一个高电平使得该模数转换器可以在该电子装置的N个温度下分别将该温度信号转化成N个K位的两进制数字信号。
9.如权利要求8所属的风扇转速控制装置，其特征在于，该脉冲选择器包括将该N个K位的两进制数字信号通过逻辑运算编译成N个n位的两进制数字信号。
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