CN103362838B - 一种计算机及散热风扇驱动延时控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子产品散热技术领域，尤其涉及一种计算机及散热风扇的驱动延时控制电路。本发明实施例提供的驱动延时控制电路，包括主驱动控制模块和关机延时模块两部分，不但可以实现系统在刚开始工作或较低功耗状态运行时使散热风扇保持平稳的低转速，减小系统噪音，还可以在系统达到一定温度时对风扇的转速进行线性调整和控制；在系统关机时，又可延时关掉散热风扇，让散热风扇继续工作一段时间，把系统的剩余热量有效的排出，以提高系统的安全可靠性，延长系统的使用寿命。

Description

一种计算机及散热风扇驱动延时控制电路

技术领域

本发明属于电子产品散热技术领域，尤其涉及一种计算机及散热风扇的驱动延时控制电路。

背景技术

一般电子产品的系统主机(例如家用台式电脑)机箱内部，电子元器件运行消耗的功率有很大一部分以热量的方式散发出来，造成机箱内部温度的上升。而大多数电子元器件会因为温度的升高而影响其电性品质并且缩短使用寿命，为解决此问题，通常是在系统内部装风扇，采用强制风冷的方式来给系统散热。

普通风扇散热方式是直接给风扇施加一固定的直流电压，风扇的转速固定，虽然这样的方式线路简单，但有以下缺点：一是为保证在最大功耗、系统可能达到的最大温度时都能可靠散热，风扇需要保持高转速状态，使得系统存在一个较大的噪音；二是持续的高转速会消耗更多的功率、甚至影响风扇的使用寿命。

鉴于以上情况，目前常用的电子产品系统散热采用一种普通的风扇转速控制线路(如图1所示)，主要是用一负温度系数热敏电阻NTC01来侦测系统温度变化情况、用一个三极管Q01作为信号放大电路来控制风扇的转速。该线路简单、成本较低，部分解决了上述普通风扇散热方式没有转速控制的缺陷；但该线路对风扇转速的控制区间相对很窄(一般范围在800～1000RPM左右)，在系统空载或小载、系统温升不高时，风扇虽然能降速，但驱动电路的损耗仍然非常大；还有一种常用的方式是用比较器做温度信号比较，并搭配放大电路做温度控制，虽然对温度变化的侦测精度高，转速控制效果也好，但线路复杂，成本相对较高，并且体积也比较大，不利于生产作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热风扇的驱动延时控制电路，旨在解决现有散热风扇驱动及转速控制电路静态工作损耗较大、对风扇转速的控制区间较窄等的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的散热风扇的驱动延时控制电路，包括：

与直流电源相接，根据系统环境温度的变化开启或关闭、对散热风扇的转速进行线性调整的主驱动控制模块；以及

输入端分别接直流电源和辅助供电电源，在所述主驱动控制模块开启之前使散热风扇进入工作状态或者在所述主驱动控制模块关闭之后使散热风扇继续工作的关机延时模块。

进一步地，所述主驱动控制模块包括：负温度系数热敏电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、NMOS管Q2、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q3；所述负温度系数热敏电阻NTC1的第一端、所述电阻R5的第一端和所述PNP型三极管Q3的发射极同时接所述直流电源，所述负温度系数热敏电阻NTC1的第二端同时接所述电阻R1的第一端和所述NMOS管Q2的栅极，所述电阻R1的第二端同时接所述电阻R2的第一端和所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端接所述NPN型三极管Q1的基极，所述电阻R5的第二端同时接所述NPN型三极管Q1的集电极和所述PNP型三极管Q3的基极，所述PNP型三极管Q3的集电极接所述散热风扇的输入端，所述NPN型三极管Q1的发射极通过所述电阻R4接所述NMOS管Q2的漏极，所述NMOS管Q2的源极和所述电阻R2的第二端都接地；

更进一步地，所述关机延时模块包括：二极管D1、二极管D2、NMOS管Q4和电容C1；所述二极管D1的阳极接所述辅助供电电源，所述二极管D1的阴极接所述NMOS管Q4的漏极，所述NMOS管Q4的源极接所述散热风扇的输入端，所述NMOS管Q4的栅极通过所述电容C1接地，所述二极管D2的阳极接所述直流电源，所述二极管D2的阴极接所述NMOS管Q4的栅极与所述电容C1的公共连接端。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述散热风扇的驱动延时控制电路的计算机。

本发明提供的散热风扇的驱动延时控制电路包括主驱动控制模块和关机延时模块，不但可以使散热风扇在系统刚开始工作到稳定运行前保持稳定的低转速，在很大程度上降低散热风扇的噪音，同时减小主驱动控制模块部分的静态工作损耗，在系统积热过多时又能较快排放出来,实现散热风扇转速的线性变化，还可以在系统关机时使散热风扇延时运转一段时间，达到有效散热，大大提高系统的安全可靠性，延长系统的使用寿命。

附图说明

图1是现有的普通散热风扇驱动控制电路图；

图2是本发明实施例提供的驱动延时控制电路的电路元器件示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的散热风扇的驱动延时控制电路，包括主驱动控制模块和关机延时模块，不但可以使散热风扇在系统刚开始工作到稳定运行前保持稳定的低转速，同时减小主驱动控制模块部分的静态工作损耗，在系统积热过多时又能较快排放出来,实现散热风扇转速的线性变化，还可以在系统关机时使散热风扇延时运转一段时间，达到有效散热。

图2是本发明实施例提供的驱动延时控制电路的电路元器件示意图。为了便于说明，仅示出了与本发明有关的部分。如图所示：

驱动延时控制电路包括主驱动控制模块100和关机延时模块200，两个模块分别与散热风扇FAN相连。

主驱动控制模块100包括负温度系数热敏电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、NMOS管Q2、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q3；负温度系数热敏电阻NTC1的第一端、电阻R5的第一端和PNP型三极管Q3的发射极同时接直流电源Vin，负温度系数热敏电阻NTC1的第二端同时接电阻R1的第一端和NMOS管Q2的栅极，电阻R1的第二端同时接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端接NPN型三极管Q1的基极，电阻R5的第二端同时接NPN型三极管Q1的集电极和PNP型三极管Q3的基极，PNP型三极管Q3的集电极接散热风扇FAN的输入端，NPN型三极管Q1的发射极通过电阻R4接NMOS管Q2的漏极，NMOS管Q2的源极、电阻R2的第二端和散热风扇的输出端都接地。

关机延时模块200包括二极管D1、二极管D2、NMOS管Q4和电容C1；二极管D1的阳极接+5V的辅助供电电源，二极管D1的阴极接NMOS管Q4的漏极，NMOS管Q4的源极接散热风扇FAN的输入端，NMOS管Q4的栅极通过电容C1接地，二极管D2的阳极接直流电源Vin，二极管D2的阴极接NMOS管Q4的栅极与电容C1的公共连接端。

主驱动控制模块100的负温度系数热敏电阻NTC1与电阻R1、电阻R2构成分压电路，调整负温度系数热敏电阻NTC1与电阻R1、电阻R2的阻值，在系统刚开始工作到较低功率范围内，使NMOS管Q2的栅极电压小于其门极电压(具体电压值须根据不同的MOS管来确定)，故NMOS管Q2由于栅极工作电压不足而成关断状态，整个主驱动控制模块100处于开路状态，能减小其静态损耗；此时由关机延时模块200中的辅助供电电源(+5Vsb)给散热风扇FAN提供一个稳定的低工作电压，使其工作在低转速状态下，在一定程度上降低了系统噪音。

随着系统工作功率增大或其它因素导致温度升高到一定值时，主驱动控制模块100中的负温度系数热敏电阻NTC1与电阻R1、电阻R2构成的分压电路使NMOS管Q2的栅极电压达到其门极开启电压,NMOS管Q2导通，开始工作，同时通过电阻R3给NPN型三极管Q1提供一个电压Vbe,使NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q3组成的两级放大线路进入放大工作状态。随着NPN型三极管Q1的Vbe电压上升，NPN型三极管Q1的集电极电位下降，由于NPN型三极管Q1的集电极与PNP型三极管Q3的基极相连，通过控制NPN型三极管Q1的Vbe电压大小来控制PNP型三极管Q3的基极电位，从而控制PNP型三极管Q3的放大导通程度以改变散热风扇FAN的工作电压，以对散热风扇FAN的转速进行线性调整。

随着系统使用的功率减小或其它因素导致温度降低时，风扇的工作电压Vin也随之不断降低，当温度降到一定值时,负温度系数热敏电阻NTC1与电阻R1、电阻R2所构成的分压电路又使得NMOS管Q2的栅极电压小于其门极电压而不导通,整个主驱动控制模块100处于开路状态，继续由关机延时模块200中的辅助供电电源(+5Vsb)给散热风扇FAN提供一个稳定的低工作电压，使其工作在低转速状态下。

当系统关机时，直流电源Vin为低电位，主驱动控制模块100处于关闭状态,但此时辅助供电电源(+5Vsb)处于供电状态，由于电容C1处于放电状态使NMOS管Q4的栅极还处于高电位状态，故NMOS管Q4导通，此时辅助供电电源(+5Vsb)通过二极管D1和NMOS管Q4给散热风扇FAN供电，让风扇FAN继续工作一段时间，以便把系统的剩余热量有效地排出。散热风扇FAN的延时工作时间由电容C1的放电时间决定：由于此时二极管D2处于反向截止状态,电容C1只能通过自身漏电流或通过NMOS管Q4、二极管D2的反向漏电形成放电回路。而Q4是电压驱动型MOS管、工作时电流非常小,二极管D2的反向漏电流也很小，电容C1自身的漏电流也非常小，故电容C1的电容量即便很小，放电时间也是非常长的，这样也可以减小电容的容量以降低线路的成本。

本发明实施例还提供一种包括上述散热风扇的驱动延时控制电路的计算机。

综上所述，本发明实施例提供的驱动延时控制电路，包括主驱动控制模块和关机延时模块两部分，不但可以实现系统在刚开始工作或较低功耗状态运行时使散热风扇保持平稳的低转速，减小系统噪音，还可以在系统达到一定温度时对风扇的转速进行线性调整和控制；在系统关机时，又可延时关掉散热风扇，让散热风扇继续工作一段时间，把系统的剩余热量有效的排出，以提高系统的安全可靠性，延长系统的使用寿命。并且，本发明实施例提供的驱动延时控制电路还具有元器件较少、体积小(全部器件均采用SMD封装)等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.散热风扇的驱动延时控制电路，与散热风扇相接，其特征在于，所述驱动延时控制电路包括：

与直流电源相接，根据系统环境温度的变化开启或关闭、对散热风扇的转速进行线性调整的主驱动控制模块；以及

输入端分别接直流电源和辅助供电电源，在所述主驱动控制模块开启之前使散热风扇进入工作状态或者在所述主驱动控制模块关闭之后使散热风扇继续工作的关机延时模块；

所述主驱动控制模块包括：负温度系数热敏电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、NMOS管Q2、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q3；

所述负温度系数热敏电阻NTC1的第一端、所述电阻R5的第一端和所述PNP型三极管Q3的发射极同时接所述直流电源，所述负温度系数热敏电阻NTC1的第二端同时接所述电阻R1的第一端和所述NMOS管Q2的栅极，所述电阻R1的第二端同时接所述电阻R2的第一端和所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端接所述NPN型三极管Q1的基极，所述电阻R5的第二端同时接所述NPN型三极管Q1的集电极和所述PNP型三极管Q3的基极，所述PNP型三极管Q3的集电极接所述散热风扇的输入端，所述NPN型三极管Q1的发射极通过所述电阻R4接所述NMOS管Q2的漏极，所述NMOS管Q2的源极和所述电阻R2的第二端都接地。

2.如权利要求1所述的驱动延时控制电路，其特征在于，所述关机延时模块包括：二极管D1、二极管D2、NMOS管Q4和电容C1；

所述二极管D1的阳极接所述辅助供电电源，所述二极管D1的阴极接所述NMOS管Q4的漏极，所述NMOS管Q4的源极接所述散热风扇的输入端，所述NMOS管Q4的栅极通过所述电容C1接地，所述二极管D2的阳极接所述直流电源，所述二极管D2的阴极接所述NMOS管Q4的栅极与所述电容C1的公共连接端。

3.一种计算机，包括一散热风扇，其特征在于，所述散热风扇的驱动延时控制电路包括：

与直流电源相接，根据系统环境温度的变化开启或关闭、对散热风扇的转速进行线性调整的主驱动控制模块；以及

输入端分别接直流电源和辅助供电电源，在所述主驱动控制模块开启之前使散热风扇进入工作状态或者在所述主驱动控制模块关闭之后使散热风扇继续工作的关机延时模块；

所述主驱动控制模块包括：负温度系数热敏电阻NTC1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、NMOS管Q2、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q3；

所述负温度系数热敏电阻NTC1的第一端、所述电阻R5的第一端和所述PNP型三极管Q3的发射极同时接所述直流电源，所述负温度系数热敏电阻NTC1的第二端同时接所述电阻R1的第一端和所述NMOS管Q2的栅极，所述电阻R1的第二端同时接所述电阻R2的第一端和所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端接所述NPN型三极管Q1的基极，所述电阻R5的第二端同时接所述NPN型三极管Q1的集电极和所述PNP型三极管Q3的基极，所述PNP型三极管Q3的集电极接所述散热风扇的输入端，所述NPN型三极管Q1的发射极通过所述电阻R4接所述NMOS管Q2的漏极，所述NMOS管Q2的源极和所述电阻R2的第二端都接地。

4.如权利要求3所述的计算机，其特征在于，所述关机延时模块包括：二极管D1、二极管D2、NMOS管Q4和电容C1；

所述二极管D1的阳极接所述辅助供电电源，所述二极管D1的阴极接所述NMOS管Q4的漏极，所述NMOS管Q4的源极接所述散热风扇的输入端，所述NMOS管Q4的栅极通过所述电容C1接地，所述二极管D2的阳极接所述直流电源，所述二极管D2的阴极接所述NMOS管Q4的栅极与所述电容C1的公共连接端。