CN103671182B - 风扇转速控制装置 - Google Patents

Abstract

一种风扇转速控制装置包括一控制芯片根据一电子装置的当前温度产生具有相应占空比的脉冲信号至一风扇，该装置还包括：一第一积分电路，对该控制芯片输出的脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值；一运算放大电路，产生等效电压值的上限值和下限值；一第二积分电路，对该风扇输出的脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该风扇输出的脉冲信号的等效电压值；及一反馈比较器，比较该风扇输出的脉冲信号的等效电压值与该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的上限值及下限值，并产生一比较结果至该控制芯片；其中，该控制芯片根据该比较结果调整该风扇的转速，从而可通过风扇的反馈值来调整风扇转速。

Description

风扇转速控制装置

技术领域

本发明涉及风扇转速控制装置，特别涉及一种可通过风扇的反馈值来调整风扇转速的风扇转速控制装置。

背景技术

目前电子装置普通采用温度感测器来感测散热元件的温度，并根据该感测的温度来控制散热风扇的转速为负载散热。但是由于风扇的型号、厂商以及使用时间的不同，在电子装置输出相同的信号给风扇时，风扇的转速也不同，从而部分风扇的转速不能达到预定的转速，使得负载散热不良，进而可能会导致电子装置烧毁。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种风扇转速控制电路，可通过风扇的反馈值来调整风扇转速的风扇转速控制装置。

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温度采集器及一个控制芯片，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，该控制芯片用于根据该温度采集器产生的温度信号产生具有相应占空比的脉冲信号通过该控制芯片的输出端输出至该风扇来驱动该风扇为处于该温度的电子装置散热，该风扇转速控制装置还包括：一第一积分电路，该第一积分电路与该控制芯片的输出端连接，用于对控制芯片输出端输出的该脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值；一运算放大电路，该运算放大电路与该第一积分电路的输出端连接，用于对该控制芯片输出的脉冲信号所等效的电压值分别进行放大和缩小，来产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的上限值和下限值；一第二积分电路，该第二积分电路与该风扇的输出端连接，用于对该风扇输出的脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该风扇输出的脉冲信号的等效电压值；及一反馈比较器，该反馈比较器与该运算放大电路的输出端及该第二积分电路的输出端连接，用于比较该风扇输出的脉冲信号的等效电压值与该控制芯片输出的等效电压值的上限值及下限值，并产生一比较结果至该控制芯片；其中，该控制芯片根据该比较结果调整输出的脉冲信号的占空比，来调整该风扇的转速。

本发明通过该第一积分电路及第二积分电路将控制芯片输出至风扇的脉冲信号及风扇输出的脉冲信号进行积分并平稳化处理，从而产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值及该风扇输出的脉冲信号的等效电压值，该运算放大电路产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的上限值及下限值，该反馈比较器将风扇输出的脉冲信号的等效电压值与该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的上限值及下限值进行比较，产生该比较结果，该控制芯片根据该比较结果控制该风扇的转速，从而可通过风扇的反馈值来调整风扇转速的风扇转速控制装置。

附图说明

图1是本发明一实施方式中风扇转速控制装置的方框示意图。

图2是如图1所示的风扇转速控制装置的第一积分电路的电路示意图。

图3是如图1所示的风扇转速控制装置的运算放大电路的电路示意图。

图4是如图1所示的风扇转速控制装置的第二积分电路的电路示意图。

图5是如图1所示的风扇转速控制装置的反馈比较器的电路示意图。

图6是本发明一实施方式的占空比补偿值示意图。

主要元件符号说明

风扇转速控制装置	1
		风扇	2
电子装置	3
		温度采集器	10
控制芯片	20
		第一积分电路	30
运算放大电路	40
		第二积分电路	60
反馈比较器	70
		RC电路	31
电压跟随器	32
		平稳电容	33
第一运算放大电路	41
		第一运算放大器	411
第二运算放大电路	42
		第二运算放大器	421
RC电路	61
		电压跟随器	62
平稳电容	63
		第一比较器	71
第二比较器	72
		占空比补偿表	21
模数转换器	80

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1，一风扇转速控制装置1用于控制一风扇2的转速，该风扇2用于给一电子装置3散热。该风扇转速控制装置1包括一温度采集器10、一控制芯片20、一第一积分电路30、一运算放大电路40、一第二积分电路60及一反馈比较器70。

该温度采集器10用于采集该电子装置3的当前温度并产生一温度信号。该控制芯片20与该温度采集器10连接，用于根据该温度采集器10产生的温度信号输出具有相应占空比的脉冲信号至风扇2来驱动该风扇2为处于该温度的电子装置3散热。其中，该电子装置3的温度不同，该脉冲信号的占空比也不同。该第一积分电路30与该控制芯片20的输出端连接，用于对该控制芯片20输出的脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值。该运算放大电路40与该第一积分电路30的输出端连接，用于对该控制芯片20输出的脉冲信号所等效的电压值分别进行放大和缩小，来产生一控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的上限值和下限值，该上限制与下限值为该维持风扇正常工作时所需的脉冲信号的等效电压值所处于的范围。该第二积分电路60与该风扇2的输出端连接，用于对该风扇2的输出端的脉冲信号进行积分并平稳化处理，来产生该风扇2的输出端的脉冲信号的等效电压值。该反馈比较器70与该运算放大电路40的输出端及该第二积分电路60的输出端连接，用于比较该风扇2的输出端的脉冲信号的等效电压值与该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的上限值及下限值，并产生一比较结果至该控制芯片20。其中，该控制芯片20还根据该比较结果调整输出的脉冲信号的占空比，来调整该风扇2的转速。其中，当该风扇2的输出端的脉冲信号的等效电压值小于该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的下限值时，该控制芯片20增大输出至风扇2的该脉冲信号的占空比，从而调大该风扇2的转速，当该风扇2的输出端的脉冲信号的等效电压值大于该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的上限值时，调低该输出至风扇2的脉冲信号的占空比，从而调低该风扇2的转速。

请一并参考图2，该第一积分电路30包括一RC电路31、一电压跟随器32及一平稳电容33。该RC电路31与该控制芯片20的输出端连接，用于对该控制芯片20输出的脉冲信号进行积分得到一锯齿波信号。该电压跟随器32与该RC电路31的输出端连接，用于将该锯齿波信号进行跟随，然后输出至平稳电容33。该平稳电容33与该电压跟随器32的输出端连接，用于在接收该锯齿波信号后充电，并在充满时恒定输出一电压值，该输出的电压值即为该控制芯片20输出的脉冲信号对应的等效电压值。在图2中，该具有该占空比的该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值用Vduty来表示。该RC电路31包括一电阻R1及一电容C1，该电阻R1的一端与该控制芯片20的输出端连接，来接收该控制芯片20输出的脉冲信号，该电阻R1的另一端通过该电容C1接地，并直接与该电压跟随器32连接。该电压跟随器32的正向输入端与该电阻R1和该电容C1连接，该电压跟随器32的反向输入端与该电压跟随器32的输出端连接，该电压跟随器32的正极与供电电压VCC连接，该电压跟随器32的负极接地。该平稳电容33的一端与该电压跟随器32的输出端及该运算放大电路40连接，该平稳电容33的另一端接地。

请一并参考图3，该运算放大电路40包括一第一运算放大电路41及一第二运算放大电路42。该第一运算放大电路41用于对该控制芯片20输出的脉冲信号所等效的电压值进行放大，来产生该控制芯片20输出的等效电压值的上限值。该第二运算放大电路42用于对该控制芯片20输出的脉冲信号所等效的电压值进行缩小，来产生该控制芯片20输出的等效电压值的下限值。在图3中，该控制芯片20输出的脉冲信号所等效的电压值的上限值用Vusl来表示，该控制芯片20输出的脉冲信号所等效的电压值的下限值用Vlsl来表示。该第一运算放大电路41包括一第一运算放大器411以及电阻R3、R4、R5、R6。该第一运算放大器411的反向输入端通过该电阻R3接地，并通过该电阻R4与该第一运算放大器411的输出端连接，该第一运算放大器411的正向输入端通过该电阻R5与该第一积分电路30的输出端连接，并通过该电阻R6接地，该第一运算放大器411的输出端还与该反馈比较器70连接。根据运算放大器的放大原理，易知，该第一运算放大电路41输出的电压值 $\mathrm{Vusl}=(1+\frac{R4}{R3})\left(\frac{R6}{R5+R6}\right)\×\mathrm{Vduty}.$

该第二运算放大电路42包括一第二运算放大器421以及电阻R7、R8、R9、R10。该第二运算放大器421的反向输入端通过该电阻R7接地，并通过该电阻R8与该第二运算放大器421的输出端连接，该第二运算放大器421的正向输入端通过该电阻R9同样与该第一积分电路30的输出端连接，并通过一电阻R10接地，该第二运算放大器42的输出端与该反馈比较器70连接，该第二运算放大电路42输出的电压值 $\mathrm{Vlsl}=(1+\frac{R8}{R7})\left(\frac{R10}{R9+R10}\right)\×\mathrm{Vduty}.$

请一并参考图4，该第二积分电路60包括一RC电路61、一电压跟随器62及一平稳电容63。该RC电路61与该风扇的输出端连接，用于对风扇输出的脉冲信号进行积分得到一锯齿波信号。该电压跟随器62与该RC电路61的输出端连接，用于将该锯齿波信号进行跟随，然后输出至平稳电容63。该平稳电容63与该电压跟随器62的输出端连接，用于接收该锯齿波信号后充电，并在充满时恒定输出一电压值，该输出的电压值即为该风扇输出的脉冲信号对应的等效电压值。在图4中，该具有占空比的风扇输出的脉冲信号的等效电压值用Vtach来表示。该RC电路61包括一电阻R11及一电容C2，该电阻R11的一端与该风扇的输出端连接，来接收该风扇输出的脉冲信号，该电阻R11的另一端通过该电容C2接地，并直接与该电压跟随器62连接。该电压跟随器62的正向输入端与该电阻R11和该电容C2连接，该电压跟随器62的反向输入端与该电压跟随器62的输出端连接，该电压跟随器62的正极与供电电压VCC连接，该电压跟随器62的负极接地。该平稳电容63的一端与该电压跟随器62的输出端及反馈比较器70连接，该平稳电容63的另一端接地。

请一并参考图5，该反馈比较器70包括一第一比较器71及一第二比较器72，该第一比较器71的反向输入端与该第一运算放大电路41的输出端连接，该第一比较器71的正向输入端与该第二积分电路60的输出端连接，该第一比较器71的输出端与该控制芯片20连接，该第一比较器71用于比较该风扇2输出的脉冲信号的等效电压值Vtach与该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的上限值Vusl，产生一第一比较值。在图5中，该第一比较值用Y1来表示。其中，当该风扇2输出的脉冲信号的等效电压值Vtach比该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的上限值Vusl大时，该第一比较器71输出高电平，即该第一比较值Y1为1，否则该第一比较器71输出低电平，即该第一比较值Y1为0。该第二比较器72的反向输入端与该第二运算放大电路42的输出端连接，该第二比较器72的正向输入端与该第二积分电路60的输出端连接，该第二比较器72的输出端与该控制芯片20连接。该第二比较器72用于比较该风扇2输出的脉冲信号的等效电压值Vtach与该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的下限值Vlsl，产生一第二比较值。在图5中，该第二比较值用Y0来表示。其中，当该风扇2输出的脉冲信号的等效电压值Vtach比该控制芯片20输出的脉冲信号的等效电压值的下限值Vlsl大时，该第二比较器72产生一高电平，即，第二比较值Y0为1，否则该第二比较器72产生一低电平，即，第二比较值Y0为0。该第一比较值Y1和该第二比较值Y0组成该比较结果Y1Y0。

该控制芯片20中存储有一占空比补偿表21（如图6所示）。其中，该占空比补偿表21可为默认的，或者可被读取后进行编辑，并重新烧录至该控制芯片20。该占空比补偿表21中记录有比较结果与占空比补偿值的对应关系。该控制芯片20根据该占空比补偿表21确定该比较结果所对应的占空比补偿值，并将该控制芯片20输出的脉冲信号的占空比增加该占空比补偿值以得到一总占空比，并根据该总占空比来驱动该风扇2。例如：当该比较结果Y1Y0为00时，即该风扇输出的脉冲信号的等效电压值Vtach小于该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的下限值Vlsl时，该控制芯片20根据该占空比补偿表21确定比较结果Y1Y0所对应的占空比补偿值为增加10，将该控制芯片20输出的脉冲信号的占空比增加10以得到一总占空比，并根据该总占空比来驱动该风扇2。

在本实施方式中，该风扇转速控制装置1还包括一个模数转换器80，用于将该温度采集器10所采集的温度信号转化成数字信号。

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温度采集器及一个控制芯片，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，该控制芯片用于根据该温度采集器产生的温度信号产生具有相应占空比的脉冲信号通过该控制芯片的输出端输出至该风扇来驱动该风扇为处于该温度的电子装置散热，其特征在于，该风扇转速控制装置还包括：

一第一积分电路，该第一积分电路与该控制芯片的输出端连接，用于对控制芯片输出端输出的该脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值；

一运算放大电路，该运算放大电路与该第一积分电路的输出端连接，用于对该控制芯片输出的脉冲信号所等效的电压值分别进行放大和缩小，来产生控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的上限值和下限值；

一第二积分电路，该第二积分电路与该风扇的输出端连接，用于对该风扇输出的脉冲信号进行积分并进行平稳化处理，来产生该风扇输出的脉冲信号的等效电压值；及

一反馈比较器，该反馈比较器与该运算放大电路的输出端及该第二积分电路的输出端连接，用于比较该风扇输出的脉冲信号的等效电压值与该控制芯片输出的等效电压值的上限值及下限值，并产生一比较结果至该控制芯片；

其中，该控制芯片根据该比较结果调整输出的脉冲信号的占空比，来调整该风扇的转速。

2.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该第一积分电路包括一RC电路、一电压跟随器及一平稳电容，该RC电路与该控制芯片的输出端连接，用于对该控制芯片输出的脉冲信号进行积分得到一锯齿波信号，该电压跟随器与该RC电路的输出端连接，用于将该锯齿波信号进行跟随，然后输出至平稳电容，该平稳电容与该电压跟随器的输出端连接，用于在接收该锯齿波信号后充电，并在充满时恒定输出一电压值，该输出的电压值即为该控制芯片输出的脉冲信号对应的等效电压值。

3.如权利要求2所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该RC电路包括一电阻及一电容，该电阻的一端与该控制芯片的输出端连接，来接收该控制芯片输出的脉冲信号，该电阻的另一端通过该电容接地，并直接与该电压跟随器连接。

4.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该第二积分电路包括一RC电路、一电压跟随器及一平稳电容，该RC电路与该风扇的输出端连接，用于对该风扇输出的脉冲信号进行积分得到一锯齿波信号，该电压跟随器与该RC电路的输出端连接，用于将该锯齿波信号进行跟随，然后输出至该平稳电容，该平稳电容与该电压跟随器的输出端连接，用于在接收该锯齿波信号后进行充电，并在充满电时恒定输出一电压值，该输出的电压值即为该风扇输出的脉冲信号对应的等效电压值。

5.如权利要求4所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该RC电路包括一电阻及一电容，该电阻的一端与该风扇的输出端连接，来接收该风扇输出的脉冲信号，该电阻的另一端通过该电容接地，并直接与该电压跟随器连接。

6.如权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该运算放大电路包括一第一运算放大电路及一第二运算放大电路，该第一运算放大电路用于对该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值进行放大，得到该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的上限值，该第二运算放大电路用于对该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值进行缩小，产生该控制芯片输出的脉冲信号的等效电压值的下限值，该第一运算放大电路包括一第一运算放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻及一第四电阻，该第一运算放大器的反向输入端通过该第一电阻接地，并通过该第二电阻与该第一运算放大器的输出端连接，该第一运算放大器的正向输入端通过该第三电阻与该第一积分电路的输出端连接，并通过该第四电阻接地，该第一运算放大器的输出端与该反馈比较器连接，该第二运算放大电路包括一第二运算放大器、一第五电阻、一第六电阻、一第七电阻及一第八电阻，该第二运算放大器的反向输入端通过该第五电阻接地，并通过该第六电阻与该第二运算放大器的输出端连接，该第二运算放大器的正向输入端通过该第七电阻与该第一积分电路的输出端连接，并通过该第八电阻接地，该第二运算放大器的输出端与该反馈比较器连接。

7.如权利要求6所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该反馈比较器包括一第一比较器及一第二比较器，该第一比较器用于比较该风扇输出的脉冲信号所等效的电压值与该控制芯片输出的脉冲信号所等效的电压值的上限值，并输出一第一比较值，该第二比较器用于比较该风扇输出的脉冲信号所等效的电压值与该控制芯片输出的脉冲信号所等效的电压值下限值，并输出一第二比较值，该第一比较值及该第二比较值组成该比较结果，该第一比较器的反向输入端与该第一运算放大电路的输出端连接，该第一比较器的正向输入端与该第二积分电路的输出端连接，该第一比较器的输出端与该控制芯片连接，该第二比较器的反向输入端与该第二运算放大电路的输出端连接，该第二比较器的正向输入端与该第二积分电路的输出端连接，该第二比较器的输出端与该控制芯片连接。

8.如权利要求7所述的风扇转速控制装置，其特征在于：该控制芯片中存储有一占空比补偿表，该占空比补偿表中记录有比较结果与占空比补偿值的对应关系，该控制芯片根据该占空比补偿表确定该比较结果所对应的占空比补偿值，将该脉冲信号的占空比增加该占空比补偿值以得到一总占空比，并根据该总占空比来驱动该风扇。

9.如权利要求1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，用于将该温度采集器所采集的温度信号转化成数字信号。