CN103208967A - 控制风扇电机的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了控制风扇电机的设备和方法。用于控制风扇电机的设备包括：信号生成单元，生成具有预定的占空比值的脉宽调制(PWM)输入信号；存储器，在其中存储根据PWM输入信号的占空比值和风扇电机的驱动特征的占空比校正值；以及信号控制单元，通过使用PWM输入信号和存储器内存储的占空比校正值，生成用于操作风扇电机的PWM输出信号。

Description

控制风扇电机的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2012-0005323号的优先权，将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及控制风扇电机的设备和方法，其能够通过省略电阻器之类的单独的外部元件简化电路并且降低制造成本，并且通过由储存在存储器内的数据生成控制风扇电机的脉宽调制(PWM)输出信号精确地调节风扇电机的操作。

背景技术

通常，在诸如风扇电机的电机的速度能够被控制的情况下，该速度可通过调节脉宽调制(PWM)信号的占空比值来控制。脉宽调制信号的占空比值可根据导通(turn on)时间和断开(turn off)时间之间的时间间隔确定，并且风扇电机的旋转速度可与脉宽调制信号的占空比值成比例，其中，在导通时间，该信号在一个信号周期内具有高电平，在断开时间，该信号在一个信号周期内具有低电平。

尤其地，使用冷却设备防止网络装置、服务器装置等装置内过热，需要根据该装置的温度来控制冷却设备的风扇电机的旋转速度。可优选使用PWM信号，根据上述装置的温度控制风扇电机的旋转速度，并且要求风扇电机的旋转速度与PWM信号的占空比值成线性比例，以便有效地控制风扇电机的旋转速度。

为了根据PWM信号的占空比值线性地改变风扇电机的旋转速度，在控制电机的设备中实施校正PWM输入信号的占空比值的方法。为了校正PWM输入信号的占空比值，控制电机的设备通过作为诸如电阻器的外部元件实施的分压器等接收预定的电压信号，在模数转换器(ADC)中将预定的电压信号转换成数字信号，并且使用经转换的信号校正PWM输入信号的占空比值。然而，使用外部元件时，每当改变要控制的风扇电机的特征时，都需要改变电阻器容量等，并且电路的配置成本及其复杂性增大。

在下面的专利文献中，专利文献1仅仅公开了根据存储器内存储的数据控制电机以及确保稳定电机驱动速度的技术，而专利文献2仅仅公开了用于校正驱动电机的实际占空比值与理论占空比值之间的误差的技术。结果，专利文献1和专利文献2均未公开用于确保PWM信号的占空比值和电机的旋转速度之间的线性的技术。

[相关技术文献]

(专利文献1)韩国专利第KR 10-0892469号

(专利文献2)日本专利公开第JP 2006-166579号

发明内容

本发明的一个方面提供了一种控制风扇电机的设备和方法，其通过根据存储器内存储的数据校正PWM输入信号的占空比值生成PWM输出信号，而无需诸如电阻器的外部元件，能够降低电路的复杂性以及制造成本，确保风扇电机的旋转速度和PWM输出信号的占空比值之间的线性，以及更精确地调整风扇电机的操作。

根据本发明的一个方面，提供了了用于控制风扇电机的设备，该设备包括：信号生成单元，生成具有预定的占空比值的脉宽调制PWM输入信号；存储器，在其中存储根据PWM输入信号的占空比值和风扇电机的驱动特征的占空比校正值；以及信号控制单元，通过使用PWM输入信号和存储器内存储的占空比校正值生成用于操作风扇电机的PWM输出信号。

存储器可将PWM输入信号的占空比值划分成预定的部分，并在其内存储为每个部分单独确定的占空比校正值。

信号控制单元可通过使用PWM输入信号和存储器存储的占空比校正值生成PWM输出信号，以便保持风扇电机的驱动速度和PWM输出信号的占空比值之间的线性关系。

信号控制单元可包括：占空比值校正器，根据PWM输入信号的占空比值选择存储器内存储的至少一个占空比校正值，以校正PWM输入信号的占空比值；以及信号输出器，基于经占空比值校正器校正的占空比值，生成PWM输出信号。

风扇电机可为单相风扇电机。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制风扇电机的操作的方法，该方法包括：接收具有预定的占空比值的PWM输入信号；根据PWM输入信号的占空比值和风扇电机的驱动特征，从存储器中检索用于校正PWM输入信号的占空比值的数据；以及通过根据该数据对PWM输入信号的占空比值进行校正来生成用于驱动风扇电机的PWM输出信号。

在检索的过程中，可将PWM输入信号的占空比值划分为预定的部分，并可从存储器中检索为每个部分单独确定的数据。

在生成PWM输出信号的过程中，可使用该数据生成具有与风扇电机的驱动速度保持线性关系的占空比值的PWM输出信号。

风扇电机可为信号相位风扇电机。

根据本发明的另一方面，提供了用于控制风扇电机的设备，该设备包括：信号生成单元，生成具有预定的占空比值的PWM输入信号；存储器，在其内存储用于控制风扇电机的操作所需要的数据；以及传感器单元，检测风扇电机的实际旋转速度；以及控制单元，根据PWM输入信号的占空比值和存储器内存储的数据计算风扇电机的目标旋转速度，并对目标旋转速度和实际旋转速度互相进行比较，以便确定控制风扇电机的PWM输出信号的占空比值。

存储器可将目标旋转速度与PWM输入信号的占空比值的比作为数据存储在其内。

控制单元可根据存储器内存储的数据确定开始操作风扇电机的初始旋转速度以及开始操作风扇电机的PWM输出信号的初始占空比值。

根据本发明的另一方面，提供了一种控制风扇电机的方法，该方法包括：计算PWM输入信号的占空比值；从存储器中检索控制风扇电机的操作所需要的数据；根据该数据和PWM输入信号的占空比值计算风扇电机的目标旋转速度；以及通过对风扇电机的目标旋转速度和实际旋转速度彼此进行比较，从而确定控制风扇电机的PWM输出信号的占空比值。

在检索的过程中，可将目标旋转速度与PWM输入信号的占空比值作为数据进行检索。

在确定的过程中，可根据存储器内存储的数据确定开始操作风扇电机的初始旋转速度以及开始操作风扇电机的PWM输出信号的初始占空比值。

附图说明

结合附图，从下面的具体描述中，更清晰地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，其中：

图1为示出根据本发明实施方式的控制风扇电机的设备的方框图；

图2为示出由图1中所示的控制风扇电机的设备执行的控制风扇电机的方法的流程图；

图3为描述图2中所示的控制风扇电机的方法的曲线图；

图4为示出根据本发明另一实施方式的控制风扇电机的设备的方框图；

图5为示出由图4中所示的控制风扇电机的设备执行的控制风扇电机的方法的流程图；以及

图6为描述图5中所示的控制风扇电机的方法的曲线图。

具体实施方式

将参看附图详细描述本发明的实施方式。将详细描述这些实施方式，以使本技术领域技术人员能够实践本发明。应理解，本发明的各种实施方式不同，但是不必是排它性的。比如，只要不脱离本发明的精神和范围，本发明的一个实施方式中所述的特定形状、配置以及特征可在另一实施方式中实施。此外，应理解，只要不脱离本发明的精神和范围，每个所公开的实施方式中的各个元件的位置和排列可改变。因此，下面进行的详细描述不应理解为具有限制性。此外，如果情况允许的话，本发明的范围仅仅由所附权利要求和其等同物限定。在整个附图中，用相似的参考标号描述相同或相似的功能。

下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式，使本领域技术人员可容易地实践本发明。

图1为示出根据本发明实施方式的控制风扇电机的设备的方框图。

参看图1，根据实施方式的控制风扇电机的设备100可包括信号生成单元110、存储器120以及信号控制单元130，其中，信号控制单元130可包括占空比值校正器140和信号输出器150。

信号生成单元110可生成具有预定的占空比值的PWM输入信号115，以便将PWM输入信号传送给控制单元130。由信号生成单元110生成的PWM输入信号115的占空比值被用于生成驱动风扇电机的PWM输出信号155。根据本发明的实施方式，可校正PWM输入信号115的占空比值，使PWM输入信号的占空比值和风扇电机的旋转速度(比如每分钟转数(RPM，revolution per minute))之间保持线性关系，从而生成PWM输出信号155。

存储器120可在其内存储生成PWM输出信号155所需要的数据。存储器120内存储的数据可由信号控制单元130检索，并且可用于校正PWM输入信号115的占空比值。比如，存储器120内存储的数据可为用于根据PWM输入信号115的占空比值输出具有与风扇电机的旋转速度成线性关系的占空比值的PWM输出信号155的数据。为此，PWM输入信号115的占空比值的范围(0到100％)可被分成预定的部分，用于校正PWM输出信号155的占空比值的预定数据块可被分配给每个部分，然后被存储在存储器120内。

占空比值校正器140可计算PWM输入信号115的占空比值，并且从存储器120内检索与所计算的占空比值相应的预定数据块。如上所述，由于存储器120内存储的数据块根据PWM输入信号115的占空比值所属的部分而被不同地限定，所以占空比值校正器140可在PWM输入信号115的占空比值所属的部分内检索特定的数据块。

在这种情况下，多个数据块可包括在PWM输入信号115的占空比值所属的一个部分内。占空比值校正器140可根据风扇电机的特征，从多个数据块中选择特定的数据块，以及从多个数据块中选择所需要的数据块。下面参照图3进行描述。

当通过占空比值校正器140确定可与风扇电机的旋转速度保持线性关系的PWM输出信号155的占空比值时，信号输出器150可生成PWM输出信号155。PWM输出信号155可具有由占空比值校正器140确定的占空比值，并控制风扇电机的旋转速度。因此，PWM输入信号115和实际控制风扇电机的旋转速度的PWM输出信号155可具有不同的占空比值，并且风扇电机的旋转速度与PWM输入信号115可具有线性关系。

图2为示出由图1中所示的控制风扇电机的设备执行的控制风扇电机的方法的流程图。

参见图2，根据该实施方式的控制风扇电机的方法可以以接收PWM输入信号115(S20)开始。PWM输入信号115可从外部系统输入到控制风扇电机的设备100中，或者在控制风扇电机的设备100中直接生成。虽然图1示出了在控制风扇电机的设备100中可直接生成PWM输入信号115，但是，控制风扇电机的设备100也可以接收外部生成并且从外部传输来的PWM输入信号115。

在从外部接收PWM输入信号115的情况下，计算所接收的PWM输入信号115的占空比值(S22)。在图1的实例中，PWM输入信号115的占空比值可在信号控制单元130的占空比值校正器140内计算。当计算PWM输入信号115的占空比值时，基于所计算的占空比值，从存储器120中检索相应的数据块(S24)。

如上所述，可要求存储器120内所存储的数据保持PWM输入信号115的占空比值与风扇电机的旋转速度之间的线性。此外，可将PWM输入信号115的占空比值划分成预定的部分，并且可存储为每个部分单独设定的数据块。下文中，将参照图3进行描述。

图3为描述图2中所示的控制风扇电机的方法的曲线图。

参见图3，PWM输入信号115的占空比值与PWM输出信号155的占空比值之间的关系如曲线图所示。PWM输入信号115和PWM输出信号155的占空比值均可具有0到100％的范围，并且PWM输入信号115的占空比值总共可分为五个部分。将PWM输入信号115的占空比值分成五个部分的参考占空比值可为22％、48％、68％和84％，根据要控制的风扇电机的特征、驱动环境等等，可改变该参考占空比值。

【表1】

表1示出了存储器120内可存储的数据块的实例。PWM输入信号115的占空比值可分成总共五个部分，每个部分可分配8个数据块，以便校正PWM输入信号115与PWM输出信号155之间的占空比值的差值。根据要控制的风扇电机的特征，可选择用于校正每个部分内PWM输入信号115相应的占空比值所需要的数据块。例如，要控制的风扇电机被确定为具体的电机时，可选择存储在存储器120第四地址内的各个值0.5、0.75和0.96作为用于校正S1到S3部分内的占空比值的数据块。此外，可选择对应于存储器120第三地址的各个值1.11和1.35作为用于校正S4和S5部分内的占空比值的数据块。

在确定了用于校正每个部分内PWM输入信号相应的115占空比值的数据块的情况下，根据PWM输入信号115相应的占空比值所属的部分检索数据块(S24)，并且参考检索出的数据块校正PWM输入信号115相应的占空比值，以生成PWM输出信号(S26)。例如，由于PWM输入信号的占空比值为40％的情况对应于表1的S2部分，所以在S2部分内选择的数据可从存储器120中检索，并且被用作用于校正占空比值的数据。改变要控制的风扇电机时，也可相应地改变从每个部分内选出的数据块。

通过上述方法生成的PWM输出信号155的占空比值可确定风扇电机的旋转速度。因此，即使在PWM输入信号115的占空比值与风扇电机的旋转速度之间不存在线性关系的情况下，控制风扇电机的设备100内部生成误差已被校正的PWM输出信号155，以控制风扇电机的旋转速度，由此，可保持PWM输入信号115与风扇电机的旋转速度之间的线性关系。此外，由于存储器内所储存的数据被读出以校正PWM输入信号115的占空比值，所以不需要诸如电阻器的单独的外部元件，由此可降低电路的复杂性，并且可增加有竞争力的价格。

图4为示出根据本发明另一实施方式控制风扇电机的设备的方框图。

参看图4，根据本发明实施方式的控制风扇电机的设备可包括信号生成单元410、存储器420、传感器单元430以及控制单元440。信号生成单元410可生成PWM输入信号415，将PWM输入信号415传送给控制单元440。传感器单元430可检测由控制风扇电机的设备400控制的风扇电机的实际旋转速度，并且可包括，例如，霍尔传感器。

PWM输入信号415可传递给控制单元440，计算器441可计算PWM输入信号415的占空比值。存储器420可在其内存储关于PWM输入信号415的占空比值与风扇电机的旋转速度(例如，RPM值)之间的关系的数据。计算器441使用PWM输入信号415的占空比值和从存储器420中检索的数据可计算实施PWM输入信号415的风扇电机的目标旋转速度。

计算器441所计算的目标旋转速度以及传感器单元430所检测的风扇电机的实际旋转速度可输入比较器443内，比较器443可检测目标旋转速度和实际旋转速度之间的误差。确定目标旋转速度和实际旋转速度之间存在误差时，比较器443可将检测到的误差传送给信号输出器445，并且通过误差反映，信号输出器445可调整传送给风扇电机的PWM输出信号的占空比值。因此，可控制风扇电机的转速，使得根据PWM输入信号415的占空比值可改变该转速。

图5为示出由图4中所示的控制风扇电机的设备执行控制风扇电机的方法的流程图。

参见图5，根据实施方式的控制风扇电机的方法以计算PWM输入信号415的占空比值(S50)开始。如上参照图2所述，PWM输入信号415可在控制风扇电机的设备400内生成，或者可在外部生成，然后被传送给控制风扇电机的设备400。

计算PWM输入信号415的占空比值时，从存储器420中检索用于计算风扇电机的目标转速的数据块(S52)。如上参照图3所述，风扇电机的转速与PWM输入信号415的占空比值可具有线性关系。因此，可将从存储器420中检索出的数据限定为风扇电机的转速变化与PWM输入信号415的占空比值变化的比。下文中，将参照图6进行描述。

图6为描述图5中所示的控制风扇电机的方法的曲线图。

参见图6，在预定范围内PWM输入信号415的占空比值与风扇电机的RPM值(其表示风扇电机的转速)可具有线性关系。即，存储在存储器420内的数据可对应于图6的曲线图中与风扇电机的转速变化(ΔRPM)和PWM输入信号415的占空比值变化(ΔDuty)的比相对应的梯度。图6的示图中的梯度可根据要控制的风扇电机的特征而改变，并且控制风扇电机的设备400的控制单元440可根据风扇电机的特征从存储器420中检索所需要的数据，即梯度，并使用检索出的数据计算风扇电机的目标旋转速度。

控制单元440根据PWM输入信号415的占空比值和从存储器420中检索出的数据计算风扇电机的目标旋转速度(S54)，并且对该目标旋转速度和传感器单元430所检测的风扇电机的实际旋转速度进行比较(S56)。在确定实际旋转速度和目标旋转速度之间存在差值的情况下，反映该差值以确定PWM输出信号450的占空比值(S58)。因此，可控制风扇电机的实际旋转速度，使得可根据PWM输入信号415的占空比值确定该实际旋转速度，并且可省略诸如电阻器的外部元件。因此，可降低电路的复杂性以及制造成本。

如上所述，根据本发明的实施方式，使用存储器内所储存的数据来确保风扇电机的旋转速度与PWM输出信号的占空比值之间的线性，而不使用诸如电阻器的外部元件，由此，可降低电路的复杂性以及制造成本，可精确地控制风扇电机，并且在改变风扇电机的特征的情况下，可容易地调节PWM输出信号的占空比值。

此外，参考存储器内所储存的数据，生成初始驱动风扇电机的PWM输出信号，而不考虑PWM输入信号，由此，可防止初始驱动风扇电机时施加瞬时过电流的现象。

尽管已经结合实施方式示出和描述了本发明，但是，对于本技术领域技术人员来说，显然，在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可进行各种修改和变化。

Claims (15)

1.一种控制风扇电机的设备，所述设备包括：

信号生成单元，生成具有预定的占空比值的脉宽调制(PWM)输入信号；

存储器，在其中存储根据所述PWM输入信号的所述占空比值和所述风扇电机的驱动特征的占空比校正值；以及

信号控制单元，通过使用所述PWM输入信号和所述存储器内存储的所述占空比校正值，生成用于操作所述风扇电机的PWM输出信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述存储器将所述PWM输入信号的所述占空比值划分成预定的部分，并在其内存储为每个部分单独确定的占空比校正值。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信号控制单元通过使用所述PWM输入信号和所述存储器内存储的所述占空比校正值生成所述PWM输出信号，以保持所述风扇电机的驱动速度和所述PWM输出信号的占空比值之间的线性关系。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信号控制单元包括：

占空比值校正器，根据所述PWM输入信号的所述占空比值选择所述存储器内存储的至少一个所述占空比校正值，以校正所述PWM输入信号的所述占空比值；以及

信号输出器，基于经所述占空比值校正器校正的占空比值，生成所述PWM输出信号。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述风扇电机为单相风扇电机。

6.一种控制风扇电机的操作的方法，所述方法包括：

接收具有预定占空比值的PWM输入信号；

根据所述PWM输入信号的所述占空比值和所述风扇电机的驱动特征，从存储器中检索用于校正所述PWM输入信号的所述占空比值的数据；以及

通过根据所述数据对所述PWM输入信号的所述占空比值进行校正，生成用于驱动所述风扇电机的PWM输出信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述检索的过程中，将所述PWM输入信号的所述占空比值划分为预定的部分，并从所述存储器中检索为每个部分单独确定的数据。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在生成所述PWM输出信号的过程中，使用所述数据生成具有与所述风扇电机的驱动速度保持线性关系的占空比值的PWM输出信号。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述风扇电机为信号相位风扇电机。

10.一种控制风扇电机的设备，所述设备包括：

信号生成单元，生成具有预定的占空比值的PWM输入信号；

存储器，在其内存储用于控制所述风扇电机的操作所需要的数据；以及

传感器单元，检测所述风扇电机的实际旋转速度；以及

控制单元，根据所述PWM输入信号的所述占空比值和所述存储器内存储的数据所述计算所述风扇电机的目标旋转速度，并将所述目标旋转速度和所述实际旋转速度彼此进行比较，以确定控制所述风扇电机的PWM输出信号的占空比值。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述存储器将所述目标旋转速度与所述PWM输入信号的所述占空比值的比作为数据存储在其内。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述控制单元根据所述存储器内存储的所述数据确定开始操作所述风扇电机的初始旋转速度以及开始操作所述风扇电机的所述PWM输出信号的初始占空比值。

13.一种控制风扇电机的方法，所述方法包括：

计算PWM输入信号的占空比值；

从存储器中检索控制风扇电机的操作所需要的数据；

根据所述数据和所述PWM输入信号的所述占空比值计算所述风扇电机的目标旋转速度；以及

通过将所述风扇电机的所述目标旋转速度和实际旋转速度彼此进行比较，从而确定控制所述风扇电机的PWM输出信号的占空比值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述检索的过程中，将所述目标旋转速度与所述PWM输入信号的所述占空比值的比作为所述数据进行检索。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述确定的过程中，根据所述存储器内存储的所述数据确定开始操作所述风扇电机的初始旋转速度以及开始操作所述风扇电机的所述PWM输出信号的初始占空比值。

Images