CN103883540B - 散热系统、转速控制电路及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种散热系统、转速控制电路及其方法，转速控制电路包括温控电压占空产生器、脉宽信号占空产生器、乘法器与转速信号产生器。温控电压占空产生器将温控电压转换为数字温控电压，并且根据第一设定数据进行线性内插运算，藉此输出温控电压占空信号。脉宽信号占空产生器将脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号，并且根据第二设定数据进行线性内插运算，藉此输出脉宽占空信号。乘法器将温控电压占空信号与脉宽占空信号进行乘法运算以输出混合占空信号。转速信号产生器接收混合占空信号与第三设定数据且据此进行最低输出占空比运算以输出脉宽输出信号。

Description

散热系统、转速控制电路及其方法

技术领域

本发明涉及一种散热系统，且特别是涉及一种具有转速控制电路的散热系统及其方法。

背景技术

在现代化的信息社会，电脑系统已经成为多数人不可或缺的信息工具之一，而不论是桌上型个人电脑、笔记型个人电脑或是服务器等，中央处理器的运作时钟越来越高，造成所发出的热量也越来越高，因此在散热上的需求也越显重要。在已知技术中，仍以风扇为最主要的散热方式，而在节能与噪音等因素的考虑下，中央处理器所使用的散热风扇衍生出了多种转速控制方式，其中较为特殊的方法是同时使用两组信号源进行风扇的转速控制。

美国专利号US8,157,536披露了一种转速调整电路与用于散热风扇的控制系统。散热风扇的风扇控制系统包含有温度转速控制电路、脉冲宽度调制转速控制电路、与门、转速调整电路与逻辑电路。温度转速控制电路用来感测该散热风扇的温度，以产生第一温控信号。脉冲宽度调制转速控制电路用来接收系统控制信号，以产生第二温控信号。与门耦接于温度转速控制电路及脉冲宽度调制转速控制电路，用来对第一温控信号及第二温控信号进行及运算，以产生一第一控制信号。转速调整电路包含有第一节点、第二节点、接收端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、晶体管、振荡信号产生器与比较器。接收端耦接于与门，用来接收第一控制信号。第一电阻，其一端耦接于一电压源，另一端耦接于该第一节点。第二电阻，其一端耦接于第一节点，另一端耦接于第二节点。第三电阻，其一端耦接于第二节点，另一端耦接地端。电容，其一端耦接于该第一节点，另一端耦接于地端。晶体管，包含有第一端耦接于接收端，第二端耦接于第二节点，及第三端耦接于地端，用来根据第一端的信号，控制第二端至第三端的信号连接。振荡信号产生器，用来产生振荡信号。比较器包含有第一输入端耦接于第一节点，第二输入端耦接于振荡信号产生器，及输出端，用来比较第一节点的信号与振荡信号，以通过输出端输出第二控制信号。逻辑电路耦接于比较器的输出端及散热风扇，用来根据第二控制信号驱动散热风扇。

然而，上述美国专利号US8,157,536的转速调整电路与用于散热风扇的控制系统却存在着以下缺陷。其所需要的脚位甚多，并且容易产生受到外部被动元件的变化而造成转速会有飘移的现象。再者，因为US8,157,536主要使用模拟方式来建构电路与系统，因此使用者会较不容易去调整转速曲线。

发明内容

本发明实施例提供一种转速控制电路，转速控制电路包括温控电压占空产生器、脉宽信号占空产生器、乘法器与转速信号产生器。温控电压占空产生器用以将所接收的温控电压转换为数字温控电压，并且根据其所接收的第一设定数据进行线性内插运算，藉此输出温控电压占空信号，其中温控电压的大小随温度变化而改变。脉宽信号占空产生器用以将所接收的脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号，并且根据其所接收的第二设定数据进行线性内插运算，藉此输出脉宽占空信号。乘法器连接温控电压占空产生器与脉宽信号占空产生器，所述乘法器用以将所接收的温控电压占空信号与脉宽占空信号进行乘法运算以输出混合占空信号。转速信号产生器连接乘法器，所述转速信号产生器接收混合占空信号与第三设定数据，并且据此进行最低输出占空比运算以输出脉宽输出信号。

在本发明其中一个实施例中，其中第一设定数据包括第一温控电压值、第一温控电压占空值、第二温控电压值与第二温控电压占空值，其中第一温控电压值与第一温控电压占空值对应于第一设定温度，并且第二温控电压值与第二温控电压占空值对应于第二设定温度。

在本发明其中一个实施例中，其中当环境温度高于第一设定温度，则第三温控电压值与第三温控电压占空值对应于第一设定温度，并且当环境温度低于第二设定温度，则第四温控电压值与第四温控电压占空值对应于第二设定温度。

在本发明其中一个实施例中，其中第二设定数据为下界脉宽输入占空值并且第三设定数据为下界脉宽输出占空值。

在本发明其中一个实施例中，其中下界脉宽输入占空值为对应于脉宽输入信号的占空比。

在本发明其中一个实施例中，其中下界脉宽输出占空值为对应于脉宽输出信号的占空比。

在本发明其中一个实施例中，温控电压占空产生器包括模拟数字转换器、第一暂存器与第一线性内插电路。模拟数字转换器用以将所接收的温控电压转换为数字温控电压。第一暂存器接收并储存第一设定数据。第一线性内插电路连接模拟数字转换器与第一暂存器，所述第一线性内插电路接收数字温控电压与撷取第一暂存器内的第一设定数据，并且根据第一设定数据将数字温控电压进行线性内插运算，藉此以输出温控电压占空信号。

在本发明其中一个实施例中，脉宽信号占空产生器包括占空计数器、第二暂存器与第二线性内插电路。占空计数器接收脉宽输入信号与第一时钟信号并据此将脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号。第二暂存器接收并储存第二设定数据。第二线性内插电路连接占空计数器与第二暂存器，所述第二线性内插电路接收数字脉宽输入信号与撷取第二暂存器内的第二设定数据，并且根据第二设定数据将数字脉宽输入信号进行线性内插运算，藉此以输出脉宽占空信号。

在本发明其中一个实施例中，转速信号产生器包括第三暂存器、加法器与占空模拟转换器。第三暂存器接收并储存第三设定数据。加法器连接乘法器与第三暂存器，所述加法器将所接收混合占空信号与所撷取第三暂存器内的第三设定数据进行加法运算以设定最低输出占空比，并且据此输出数字脉宽输出信号。占空模拟转换器连接加法器，所述占空模拟转换器接收数字脉宽输出信号与第二时钟信号并据此将数字脉宽输出信号转换为脉宽输出信号。

本发明实施例另提供一种散热系统，散热系统包括转速控制电路、马达与负载。马达连接转速控制电路，所述马达接收脉宽输出信号并据此进行调整转速工作。

本发明实施例再提供一种转速控制方法，转速控制方法包括以下步骤：接收温控电压与脉宽输入信号；将温控电压转换为数字温控电压并且将脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号；根据第一设定数据将数字温控电压进行线性内插运算，藉此输出温控电压占空信号；根据第二设定数据将数字脉宽输入信号进行线性内插运算，藉此输出脉宽占空信号；将温控电压占空信号与脉宽占空信号进行乘法运算以输出混合占空信号；接收混合占空信号与第三设定数据并据此进行最低输出占空比运算；以及输出脉宽输出信号。其中，转速控制方法用于转速控制电路或者散热系统。

综上所述，本发明实施例所提出的散热系统、转速控制电路及其方法，能够比现有技术使用更少的脚位来进行转速控制，并且本披露内容较不容易受到被动元件的变化而造成转速会有飘移的现象。此外，本披露内容利用数字方式来进行转速控制，因此能够使使用者更容易去弹性调整转速曲线。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。

附图说明

上文已参考随附图式来详细地说明本发明的具体实施例，藉此可对本发明更为明白，在这些图式中：

图1为根据本发明实施例的转速控制电路的区块示意图。

图2为根据本发明另一实施例的转速控制电路的区块示意图。

图3为根据本发明实施例的第一线性内插电路进行内插运算的坐标示意图。

图4为根据本发明实施例的占空计数器进行计数的示意图。

图5为根据本发明实施例的第二线性内插电路进行内插运算的坐标示意图。

图6为根据本发明实施例的乘法器的坐标示意图。

图7为根据本发明实施例的转换数字脉宽信号的波形示意图。

图8为根据本发明实施例的脉宽输入信号转为数字脉宽输出信号的示意图。

图9为根据本发明实施例的转速控制方法的流程图。

图10为根据本发明实施例的散热系统的区块示意图。

【主要元件符号说明】

100、200：转速控制电路

110：温控电压占空产生器

112：模拟数字转换器

114：第一线性内插电路

116：第一暂存器

120：脉宽信号占空产生器

122：占空计数器

124：第二线性内插电路

126：第二暂存器

130：乘法器

140：转速信号产生器

142：加法器

144：第三暂存器

146：占空模拟转换器

1000：散热系统

1010：转速控制电路

1020：马达

1030：负载

CS、CS1：数字脉宽输入信号

CLK1：第一时钟信号

CLK2：第二时钟信号

CUN1、CUN2：计数值

D1：第一数据值

D2：第二数据值

D3：第三数据值

DA1：第一设定数据

DA2：第二设定数据

DA3：第三设定数据

GND：接地电压

PWI：脉宽输入信号

PWDO：数字脉宽输出信号

PWO：脉宽输出信号

PWDU、PWDU1：脉宽占空信号

R1、R2：电阻

S910～S970：步骤

T1：第一周期期间

T2：第二周期期间

T3：第三周期期间

V1：第一电压

VDS：数字温控电压

VDS1：第一温控电压值

VDS2：第二温控电压值

VDS3：数字温控电压

VDPW：温控电压占空信号

VDPW1：第一温控占空值

VDPW2：第二温控占空值

VDPW3：温度电压占空信号

VPD：混合占空信号

VTH：温控电压

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向本领域的普通技术人员充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等元件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。

〔转速控制电路的实施例〕

请参照图1，图1为根据本发明实施例的转速控制电路的区块示意图。转速控制电路100包括温控电压占空产生器110、脉宽信号占空产生器120、乘法器130与转速信号产生器140。乘法器130连接温控电压占空产生器110与脉宽信号占空产生器120。附带一提的是，温控电压VTH是一环境温度检测单元所产生，其中环境温度检测单元包括电阻R1及R2，其中电阻R2为热敏电阻并且其阻抗值与温度成反比。电阻R1的一端连接第一电压V1，电阻R2的一端连接电阻R1的另一端且电阻R2的另一端连接第二电压。在本实施例中，所述第二电压为接地电压GND，并且温控电压VTH为第一电压V1的分压，而分压比例值为电阻R2除以电阻R1及R2的相加值。转速信号产生器140连接乘法器130。在本实施例中，转速控制电路100接收两组信号源，意即温控电压VTH与脉宽输入信号PWI，并且转速控制电路100根据温控电压VTH与脉宽输入信号PWI的变化来调整其所输出的脉宽输出信号PWO。

关于温控电压占空产生器110，温控电压占空产生器110用以将所接收的温控电压VTH转换为数字形式的数字温控电压，并且温控电压占空产生器110根据所接收的第一设定数据DA1进行线性内插运算，藉此输出数字形式的温控电压占空信号VDPW，其中温控电压VTH的大小随温度变化而改变。所述第一设定数据DA1包括第一温控电压值、第一温控电压占空值、第二温控电压值与第二温控电压占空值，其中第一温控电压值与第一温控电压占空值对应于第一设定温度，并且第二温控电压值与第二温控电压占空值对应于第二设定温度。在本实施例中，第一设定温度高于第二设定温度。此外，当环境温度高于第一设定温度时，则第三温控电压值与第三温控电压占空值对应于在第一设定温度所设定的预定值(也即第一温控电压值与第一温度电压占空值)，并且当环境温度低于第二设定温度，则第四温控电压值与第四温控电压占空值对应于在第二设定温度所设定的预定值(也即第二温控电压值与第二温度电压占空值)。

关于脉宽信号占空产生器120，脉宽信号占空产生器120用以将所接收的脉宽输入信号PWI转换为数字形式的数字脉宽输入信号，并且脉宽信号占空产生器120根据其所接收的第二设定数据DA2进行线性内插运算，藉此输出数字形式的脉宽占空信号PWDU。脉宽输入信号PWI为外部脉冲宽度调制信号，在一实施例中，中央处理器(CPU)根据运作时钟或其他运作情况来传送脉宽输入信号PWI至转速控制电路100。所述第二设定数据DA2为下界脉宽输入占空值，而下界脉宽输入占空值为对应于该脉宽输入信号PWI的一占空比(dutyratio)。

关于乘法器130，乘法器130用以将其所接收的温控电压占空信号VDPW与脉宽占空信号PWDU进行数字形式的乘法运算以输出混合占空信号VPD。

关于转速信号产生器140，转速信号产生器140接收混合占空信号VPD与第三设定数据DA3，并且转速信号产生器140根据混合占空信号VPD与第三设定数据DA3进行最低输出占空比运算以输出脉宽输出信号PWO，其中第三设定数据DA3为下界脉宽输出占空值，并且所述下界脉宽输出占空值为对应于脉宽输出信号的占空比。最低输出占空比运算意指确保脉宽输出信号PWO的工作周期至少大于一最低工作周期，进而确保转速控制电路100能够提供最低转速。

接下来要教示的，是进一步说明转速控制电路100的工作原理。

在现代化的信息社会，电脑系统已经成为多数人不可或缺的信息工具之一，而不论是桌上型个人电脑、笔记型个人电脑或是服务器等，中央处理器的运作时钟越来越高，造成所发出的热量也越来越高，因此在散热上的需求也越显重要。本披露内容所提供的转速控制电路为同时接收两组信号源来进行转速调整的工作机制。

首先，须说明的是，设计者或使用者能够根据实际应用需求来通过I2C分别对温控电压占空产生器110、脉宽信号占空产生器120与转速信号产生器140输入第一设定数据DA1、第二设定数据DA2与第三设定数据DA3。在一实施例中，当环境温度在第一设定温度与第二设定温度之间变化时，电阻R2的阻抗值会随着温度的上升而下降，因此温控电压VTH也会随着温度的上升而下降。当环境温度检测单元检测到一环境温度时，环境温度检测单元会传送温控电压VTH至温控电压占空产生器110。之后，温控电压占空产生器110会先将温控电压VTH进行数字化处理，也即温控电压占空产生器110会将温控电压VTH转换为数字形式的数字温控电压。接着，温控电压占空产生器110根据第一设定数据DA1中的第一临界值、第一温度电压占空值、第二临界电压值与第二温控电压占空值将对应于环境温度的数字温控电压进行线性内插运算，藉此以输出温控电压占空信号VDPW。在另一实施例中，当环境温度高于第一设定温度，则第三温控电压值与第三温控电压占空值会自动对应于第一设定温度所设定的预定值，也即第三温控电压值与第三温控电压占空值会分别对应至第一温控电压值与第一温控电压占空值。当环境温度低于第二设定温度时，则第四温控电压值与第四温控电压占空值会自动对应于第二设定温度所设定的预定值，也即第四温控电压值与第四温控电压占空值会分别对应至第二温控电压值与第二温控电压占空值。值得一提的是，设计者或使用者能够根据设计需求或实际应用需求来进一步设定第一设定温度的值与第二设定温度的值。

此外，由于本披露内容的转速控制电路100是在两组信号源的控制下以调整所输出的脉宽输出信号PWO，以进一步能够动态地调整风扇的转速。因此，在温控电压占空产生器110的运作下，脉宽信号占空产生器120也会同时进行运作，以使转速控制电路100能够产生最适合目前转速情况的脉宽输出信号PWO。首先，脉宽信号占空产生器100会利用所接收的第一时钟信号CLK1将脉宽输入信号PWI进行计数，进而将脉宽输入信号PWI转换为数字形式的数字脉宽输入信号。接着，脉宽信号占空产生器100会根据所接收的第二设定数据DA2来将数字脉宽输入信号进行线性内插运算，藉此以输出脉宽占空信号PWDU。其中第二设定数据DA2为下界脉宽输入占空值，并且所述下界脉宽输入占空值对应于脉宽输入信号PWI的一工作周期或占空比(dutyratio)，据此以确保脉宽输入信号PWI的最低工作周期。在一实施例中，下界脉宽输入占空值为20％，此乃为了符合现今中央处理器的风扇规格要求，也即不论在任何的环境温度下，中央处理器的脉宽输入信号PWI的工作周期在小于20％以下能够产生一个固定转速，但本披露内容并不以此作为限制。此规格是为了确保风扇的基本风量，并且能够达到节能的效果。

接下来，乘法器130会将温控电压占空信号VDPW与脉宽占空信号PWDU进行乘法运算，也即乘法器130会将两组数字信号进行数字形式的乘法运算。之后，乘法器130会输出一混合占空信号VPD至转速信号产生器140，以进一步产生脉宽输出信号PWO。

转速信号产生器140会先根据所接收的第三设定数据DA3来将混合占空信号VPD进行最低输出占空比运算，也即将混合占空信号VPD进行平移运算，以确保脉宽输出信号PWO的最低工作周期，其中第三设定数据DA3为下界脉宽输出占空值，所述下界脉宽输出占空值对应于脉宽输出信号的占空比。在一实施例中，下界脉宽输出占空值为29.4％，但本披露内容并不以此作为限制。进一步来说，在本实施例中，当转速控制电路100所接收的脉宽输入信号PWI的占空比为最低工作周期(也即下界脉宽输入占空值)时，则转速控制电路100所输出的脉宽输出信号PWO的占空比为下界脉宽输出占空值，据此能够确保散热风扇的最低转速且基本风量。接着，转速信号产生器140会通过所接收的第二时钟信号CLK2将平移后的混合占空信号VPD来进行计数，并且输出脉宽输出信号PWO至下一级电路区块(图1未示出)以动态地根据环境来提供适当的转速。

据此，本披露内容的转速控制电路100不仅能够解决已知技术中当脉宽输入信号的占空比(工作周期)小于下界脉宽输入占空值时转速不固定的问题，因而提升散热效能并符合节能与降低噪音的需求，更能够减少。再者，本披露内容能够在不论任何的环境温度下，达到在脉宽输入信号的占空比(工作周期)在下界脉宽输入占空值以下能产生一个固定转速，并且确保风扇的基本风量。此外，本披露内容通过数字化方式来实现转速控制电路，能够降低外部元件的变化所造成的转速飘移。

为了更详细地说明本发明所述的转速控制电路100的运作流程，以下将举多个实施例中至少之一来作更进一步的说明。

在接下来的多个实施例中，将描述不同于上述图1实施例的部分，且其余省略部分与上述图1实施例的部分相同。此外，为说明便利起见，相似的参考数字或标号指示相似的元件。

〔转速控制电路的另一实施例〕

请参照图2，图2为根据本发明另一实施例的转速控制电路的区块示意图。与上述图1实施例不同的是，在本实施例中，温控电压占空产生器110包括模拟数字转换器112、第一线性内插电路114与第一暂存器116。脉宽信号占空产生器120包括占空计数器122、第二线性内插电路124与第二暂存器126。转速信号产生器140包括加法器142、第三暂存器144与占空模拟传换器146。

模拟数字转换器112连接第一线性内插电路114，第一线性内插电路114连接模拟数字转换器112与乘法器130之间。第一暂存器116连接第一线性内插电路114。占空计数器122连接第二线性内插电路124，第二线性内插电路124连接占空计数器122与乘法器130之间。第二暂存器126连接第二线性内插电路124。加法器142连接乘法器130，占空模拟转换器146连接加法器142，并且第三暂存器144连接加法器142。

在温控电压占空产生器110中，关于模拟数字转换器112，模拟数字转换器112用以将所接收的温控电压VTH转换为数字形式的数字温控电压VDS。在本实施例中，模拟数字转换器112是以8个位元的分辨率来进行模拟信号与数字信号之间的转换，但并不以本实施例为限，其位元数的多寡并不影响本披露内容所要求权利要求保护的范围。关于第一暂存器116，第一暂存器116用以接收第一设定数据DA1且储存第一设定数据DA1。使用者或设计者能够依据实际应用需求将第一设定数据DA1中的第一温控电压值、第一温控电压占空值、第二温控电压值与第二温控电压占空值通过I2C写入第一暂存器116。关于第一线性内插电路114，第一线性内插电路114用以接收数字温控电压VDS与读取第一暂存器116内的第一设定数据DA1，并且第一线性内插电路114根据第一设定数据DA1将数字温控电压VTH进行线性内插运算，藉此以输出温控电压占空信号VDPW。

在脉宽信号占空产生器120中，关于占空计数器122，占空计数器122用以接收脉宽输入信号PWI与第一时钟信号CLK1，并且占空计数器122通过第一时钟信号CLK1对脉宽输入信号PWI进行计数，以将脉宽输入信号PWI转换为数字脉宽输入信号CS。在本实施例中，占空计数器122是以8个位元的分辨率来对脉宽输入信号PWI进行计数，以将脉宽输入信号PWI的工作周期转换至对应位值，也即转换至对应的数字脉宽输入信号CS。关于第二暂存器126，第二暂存器126用以接收第二设定数据DA2并且储存第二设定数据DA2。使用者或设计者能够依据实际应用需求将第二设定数据DA2中的下界脉宽输入占空值通过I2C写入第二暂存器126，其中下界脉宽输入占空值对应于脉宽输入信号PWI的占空比(也即工作周期)。在一实施例中，下界脉宽输入占空值所对应的脉宽输入信号PWI的占空比为20％，但本披露内容并不以此为限。关于第二线性内插电路124，第二线性内插电路124用以接收数字脉宽输入信号CS与读取第二暂存器126内的第二设定数据DA2，并且第二线性内插电路124根据第二设定数据DA2将数字脉宽输入信号CS进行线性内插运算，藉此以输出脉宽占空信号PWDU。

在转速信号产生器140中，关于第三暂存器144，第三暂存器144用以接收第三设定数据DA3并且储存第三设定数据DA3。使用者或设计者能够依据实际应用需求将第三设定数据DA3中的下界脉宽输出占空值通过I2C接口写入第三暂存器126，其中上界脉宽输出占空值对应于脉宽输出信号PWO的占空比(也即工作周期)。在一实施例中，下界脉宽输出占空值所对应的脉宽输出信号PWP的占空比为29.4％，但本披露内容并不以此为限。关于加法器142，加法器142用以将所接收混合占空信号VPD与所读取第三暂存器144内的第三设定数据DA3进行加法运算以设定最低输出占空比，并且加法器142据此输出数字脉宽输出信号PWDO。关于占空模拟转换器146，占空模拟转换器146用以接收数字脉宽输出信号PWDO与第二时钟信号CLK2，并且占空模拟转换器146通过第二时钟信号CLK2来进行计数以将数字脉宽输出信号PWDO转换为脉宽输出信号PWO。

接下来要教示的，是进一步说明转速控制电路200的工作原理。

为方便说明及理解本披露内容，将第一设定温度设定为摄氏38度且第二设定温度设定为摄氏30度为一范例说明，但并不以本实施例为限，使用者可以依据实际应用需求来设定第一设定温度与第二设定温度。再者，转速控制电路200中的第一线性内插电路114会由第一设定数据DA1的设定来决定温度的上下限，也即温度的上限为第一设定温度，并且温度的下限为第二设定温度。须注意的是，当环境温度高于第一设定温度时，则转速控制电路200中的第一线性内插电路114将此时的环境温度视为第一设定温度来进行后续的信号处理。此外，当环境温度低于第二设定温度时，则转速控制电路200中的第一线性内插电路114将此时的环境温度视为第二设定温度来进行后续的信号处理

当环境温度检测单元所检测到的环境温度，例如摄氏35，在第一设定温度(摄氏38度)与第二设定温度(摄氏30度)之间时，则电阻R2的阻抗值会产生对应的变化以使环境温度检测单元产生对应的温控电压VTH并传送至模拟数字转换器112，其中电阻R2为热敏电阻。接着，在本实施例中，模拟数字转换器112会以8位元的分辨率来将温控电压VTH进行模拟信号至数字信号之间的转换，之后，模拟数字转换器会输出对应于摄氏35度的数字温控电压VDS至第一线性内插电路114。

接下来，第一线性内插电路114会将所接收的数字温控电压进行线性内插运算。在此，请同时参照图3，图3为根据本发明实施例的第一线性内插电路进行内插运算的坐标示意图。在图3中，A为第一温控电压值VDS1与第一温控占空值VDPW1所形成的坐标A(VDS1，VDPW1)，B为第二温控电压值VDS2与第二温控占空值VDPW2所形成的坐标B(VDS2，VDPW2)，其中第一温控电压值VDS1、第一温控占空值VDPW1、第二温控电压值VDS2与第二温控占空值VDPW2为第一设定数据，也即第一暂存器116的内容为坐标A(VDS1，VDPW1)与坐标B(VDS2，VDPW2)。如图3所示，第一线性内插电路114会根据方程式(1)将对应于摄氏35度的数字温控电压VDS3进行线性内插运算以求得温度电压占空信号VDPW3的值。之后，第一线性内插电路114会输出对应于摄氏35度的温度电压占空信号VDPW3至乘法器130。

$\frac{VDS2-VDS3}{VDS2-VDS1}=\frac{VDPW3-VDPW2}{VDPW1-VDPW2}---\left(1\right)$

此外，由于本披露内容的转速控制电路200是在两组信号源的控制下以调整所输出的脉宽输出信号PWO，以进一步能够动态地调整风扇的转速。因此，在温控电压占空产生器110的运作下，脉宽信号占空产生器120也会同时进行运作，以使转速控制电路200能够产生最适合目前转速情况的脉宽输出信号PWO。首先，占空计数器122会通过第一时钟信号CLK1对脉宽输入信号PWI进行计数。为了更详细说明占空计数器122进行计数的相关细节，在此将另举一图示来进一步说明。

请参照图4，图4为根据本发明实施例的占空计数器进行计数的示意图。为了方便说明与了解本披露内容，在本实施例中，占空计数器122为8位元的计数器，但实际上设计者可以用大于8位元以上的占空计数器122来获得更高的分辨率。因此，占空计数器122会从0计数到255后进行重置，不断循环0至255的计数。当脉宽输入信号PWI从高电平电压转态至低电平电压时，占空计数器122会输出计数值至第二线性内插电路124，其中CUN1为计数值。进一步来说，在第一周期期间T1，占空计数器122接收工作周期为50％的脉宽输入信号PWI，并且占空计数器122利用第一时钟信号CLK1的上升边缘来对脉宽输入信号PWI进行计数。在工作周期为50％的脉宽输入信号PWI从高电平电压转态至低电平电压时，占空计数器122会输出计数值“127”的数字脉宽输入信号CS至第二线性内插电路124。在第二周期期间T2，占空计数器122接收工作周期为75％的脉宽输入信号PWI，并且占空计数器122利用第一时钟信号CLK1的上升边缘来对脉宽输入信号PWI进行计数。在工作周期为75％的脉宽输入信号PWI从高电平电压转态至低电平电压时，占空计数器122会输出计数值|“191”的数字脉宽输入信号CS至第二线性内插电路124。在第三周期期间T3，占空计数器122接收工作周期为25％的脉宽输入信号PWI，并且占空计数器122利用第一时钟信号CLK1的上升边缘来对脉宽输入信号PWI进行计数。在工作周期为25％的脉宽输入信号PWI从高电平电压转态至低电平电压时，占空计数器122会输出计数值“63”的数字脉宽输入信号CS至第二线性内插电路124。

为了方便了解本披露内容，以下以第一周期期间T1所输出的数字脉宽输入信号CS来作进一步的说明。

接下来，第二线性内插电路124会将所接收的数字脉宽输入信号CS(计数值“127”)进行线性内插运算。在此，请同时参照图2及图5，图5为根据本发明实施例的第二线性内插电路124进行内插运算的坐标示意图。第二线性内插电路124会从第二暂存器126撷取第二设定数据DA2以进行线性内插的设定，其中第二设定数据DA2为下界脉宽输入占空值。在一实施例中，为了符合现今中央处理器的风扇规格要求，不论在任何的环境温度下能够使脉宽输入信号PWI的工作周期小于20％以下都能产生固定的转速以确保风扇的基本风量，所以，下界脉宽输入占空值为20％，其所对应的数字脉宽输入信号CS的计数值约为“52”，但并不以上述所举20％的例子为限。

第二线性内插电路124会根据方程式(2)对计数值“127”的数字脉宽输入信号CS1进行线性内插运算以求得脉宽占空信号PWDU1的值。

$\frac{CS1-DA2}{PWDU1}=\frac{255-DA2}{255}---\left(2\right)$

接下来，请同时参照图2～图6，图6为根据本发明实施例的乘法器的坐标示意图。乘法器130会将所接收的温控电压占空信号VDPW与脉宽占空信号PWDU进行数字式乘法运算以输出混合占空信号VPD至加法器142。由于温控电压占空信号VDPW为8位元的数字信号且脉宽占空信号PDWU为8位元的数字信号，因此乘法器130的乘法运算结果为16位元的数字信号。在本实施中，乘法器130乃将16位元的数字信号中取8位元作为混合占空信号VPD以降低误差效应，其中8位元为从16位元的数字信号的最高有效位元递减算起，但并不以本实施例为限。值得一提的是，在图6中，水平轴的脉宽输入信号的有效值为第二设定数据DA2至255，垂直轴的混合占空信号VPD的有效值为255减去第三设定数据DA3。

之后，加法器142根据自第三暂存器144所读取的第三设定数据DA3对混合占空信号VPD进行加法运算以设定最低输出占空比并输出数字脉宽输出信号PWDO至占空模拟转换器146，其中第三设定数据DA3为下界脉宽输出占空值。在一实施例中，为了符合现今的风扇的基本风量的要求规格，下界脉宽输出占空值为29.4％。也就是说，本发明实施例能够通过利用加法器142来设定脉宽输出信号PWO的最低工作周期，据此确保能够输出最低转速与能够维持基本风量的脉宽输出信号PWO。

占空模拟转换器146通过第二时钟信号CLK2对数字脉宽输出信号PWDO进行计数以将数字脉宽输出信号PWDO转换为脉宽输出信号PWO。在此，请同时参照图8，图8为根据本发明实施例的转换数字脉宽信号的波形示意图。举例来说，当数字脉宽输出信号PWDO的第一数据值D1为“102”时，占空模拟转换器146则会持续计数从0计数至255，如计数值CUN2所示。当占空模拟转换器146从0计数到“102”的期间，占空模拟转换器146则会输出高电平电压的脉宽输出信号PWO；当占空模拟转换器146从103计数到255的期间，占空模拟转换器146则会输出低电平电压的脉宽输出信号PWO，据此以将数字脉宽输出信号PWDO转换为工作周期对应至第一数据值D1为“102”的脉宽输出信号PWO。当数字脉宽输出信号PWDO的第一数据值D2为“200”时，占空模拟转换器146也会持续从0计数至255。此外，当占空模拟转换器146从0计数到“200”的期间，占空模拟转换器146则会输出高电平电压的脉宽输出信号PWO；当占空模拟转换器146从201计数到255的期间，占空模拟转换器146则会输出低电平电压的脉宽输出信号PWO，据此以将数字脉宽输出信号PWDO转换为工作周期对应至第二数据值D2为“200”的脉宽输出信号PWO。

最后，当数字脉宽输出信号PWDO的第三数据值D3为“75”时，占空模拟转换器146也会持续从0计数至255。当占空模拟转换器146从0计数到“75”的期间，占空模拟转换器146则会输出高电平电压的脉宽输出信号PWO；当占空模拟转换器146从76计数到255的期间，占空模拟转换器146则会输出低电平电压的脉宽输出信号PWO，据此以将数字脉宽输出信号PWDO转换为工作周期对应至第三数据值D3为“75”的脉宽输出信号PWO。

承上述，请同时参照图2与图8，图8为根据本发明实施例的脉宽输入信号转为数字脉宽输出信号的示意图。如图7所示，转速控制电路200在三组温度TH、TM及TL的不同情况下，当转速控制电路200接收到中央处理器所传送的脉宽输入信号PWI会根据其所对应的温度曲线来输出一数字脉宽输出信号PWDO。值得注意的是，不论中央处理器若传送的脉宽输入信号PWI的工作周期为何，转速控制电路200会通过第二线性内插电路124与第二设定数据DA2(储存于第二暂存器126)将脉宽输入信号PWI的工作周期平移至第二设定数据至255(工作周期为100％)之间。此外，转速控制电路200会通过加法器142与第三设定数据DA3(储存于第三暂存器144)将混合占空信号VPD转换且平移为第三设定数据DA3至255(工作周期100％)的数字脉宽输出信号PWDO。

据此，本发明实施例的转速控制电路200能够比现有技术使用更少的脚位来进行转速控制，并且本披露内容较不容易受到被动元件的变化而造成转速会有飘移的现象。此外，本披露内容利用数字方式来进行转速控制，因此能够让使用者更容易去弹性调整转速曲线。值得一提的是，本披露内容仍然具有以下优点。当脉宽输入信号的占空比(工作周期)小于下界脉宽输入占空值时，仍然可以产生固定转速，藉此提升散热效能并符合节能与降低噪音的需求。再者，本披露内容能够在不论任何的环境温度下，达到在脉宽输入信号的占空比(工作周期)在下界脉宽输入占空值以下能产生一个固定转速，并且确保风扇的基本风量。此外，本披露内容通过数字化方式来实现转速控制电路，能够降低外部元件的变化所造成的转速飘移并且能够简化电路的复杂度。

为了更详细地说明本发明所述的转速控制电路200的运作流程，以下将举多个实施例中至少之一来作更进一步的说明。

在接下来的多个实施例中，将描述不同于上述图2实施例的部分，且其余省略部分与上述图2实施例的部分相同。此外，为说明便利起见，相似的参考数字或标号指示相似的元件。

〔转速控制方法的一实施例〕

请参照图9，图9为根据本发明实施例的转速控制方法的流程图。本实施例所述的例示步骤流程可利用如图1所示的转速控制电路100实施或利用如图2所示的转速控制电路200实施,故请一并参照图1或图2以利说明及理解。转速控制方法包括以下步骤：接收温控电压与脉宽输入信号(步骤S910)。将温控电压转换为数字温控电压并且将脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号(步骤S920)。根据第一设定数据将数字温控电压进行线性内插运算，藉此输出温控电压占空信号(步骤S930)。根据第二设定数据将数字脉宽输入信号进行线性内插运算，藉此输出脉宽占空信号(步骤S940)将温控电压占空信号与脉宽占空信号进行乘法运算以输出混合占空信号(步骤S950)。接收混合占空信号与第三设定数据并据此进行最低输出占空比运算(步骤S960)。输出脉宽输出信号(步骤S970)。

关于转速控制电路的转速控制方法的各步骤的相关细节在上述图1～图8实施例已详细说明，在此恕不赘述。

在此须说明的是，图9实施例的各步骤仅为方便说明的须要，本发明实施例并不以各步骤彼此间的顺序作为实施本发明各个实施例的限制条件。

〔散热系统的一实施例〕

请参照图10，图10为根据本发明实施例的散热系统的区块示意图。散热系统1000包括转速控制电路1010、马达1020与负载1030。马达1020连接转速控制电路1010。负载1030连接马达1020，其中负载1030可以是散热风扇，主要用于系统的散热工作。在本实施例中，转速控制电路1010可以是上述实施例中的转速控制电路100与200的其中之一，其中转速控制电路1010主要根据其所接收的两种信号源，也即温控电压VTH与脉宽输入信号PWI，来输出脉宽输出信号PWO至马达1020，其中马达1020根据脉宽输出信号PWO来调整转速工作。因此，本实施例的散热系统1000不仅能够依据环境变化来动态调整负载1030的转速，还能够提供最低转速以确保风扇的基本风量以符合现今的规格标准。

〔实施例的可能效果〕

综上所述，本发明实施例所提供的散热系统、转速控制电路及其方法，能够比现有技术使用更少的脚位来进行转速控制，并且本披露内容较不容易受到被动元件的变化而造成转速会有飘移的现象。再者，本披露内容主要利用数字方式来进行转速控制，因此能够让使用者更容易去弹性调整转速曲线。

在本披露内容多个实施例中至少一实施例，能够在不论任何的环境温度下，达到在脉宽输入信号的占空比(工作周期)在下界脉宽输入占空值以下能产生一个固定转速，并且确保风扇的基本风量。

在本披露内容多个实施例中至少一实施例，转速控制电路通过数字化方式来实现散热系统，藉此能够降低外部元件的变化所造成的转速飘移并且能够简化电路的复杂度。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (16)

1.一种转速控制电路，其特征在于，所述转速控制电路包括：

温控电压占空产生器，用以将所接收的温控电压转换为数字温控电压，并且根据所述温控电压占空产生器所接收的第一设定数据进行线性内插运算，藉此输出温控电压占空信号，其中所述温控电压的大小随温度变化而改变；

脉宽信号占空产生器，用以将所接收的脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号，并且根据所述脉宽信号占空产生器所接收的第二设定数据进行线性内插运算，藉此输出脉宽占空信号；

乘法器，连接所述温控电压占空产生器与所述脉宽信号占空产生器，所述乘法器用以将所接收的所述温控电压占空信号与所述脉宽占空信号进行乘法运算以输出混合占空信号；以及

转速信号产生器，连接所述乘法器，所述转速信号产生器接收所述混合占空信号与第三设定数据，并且据此进行最低输出占空比运算以输出脉宽输出信号。

2.根据权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第一设定数据包括第一温控电压值、第一温控电压占空值、第二温控电压值与第二温控电压占空值，其中所述第一温控电压值与所述第一温控电压占空值对应于第一设定温度，并且所述第二温控电压值与所述第二温控电压占空值对应于第二设定温度。

3.根据权利要求2所述的转速控制电路，其特征在于，当环境温度高于所述第一设定温度时的温控电压值和温控电压占空值对应于所述第一温控电压值和所述第一温控电压占空值，并且当环境温度低于所述第二设定温度时的温控电压值和温控电压占空值对应于所述第二温控电压值和所述第二温控电压占空值。

4.根据权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述第二设定数据为下界脉宽输入占空值并且所述第三设定数据为下界脉宽输出占空值。

5.根据权利要求4所述的转速控制电路，其特征在于，所述下界脉宽输入占空值为对应于所述脉宽输入信号的一占空比。

6.根据权利要求4所述的转速控制电路，其特征在于，所述下界脉宽输出占空值为对应于所述脉宽输出信号的一占空比。

7.根据权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述温控电压占空产生器包括：

模拟数字转换器，用以将所接收的所述温控电压转换为所述数字温控电压；

第一暂存器，接收并储存所述第一设定数据；以及

第一线性内插电路，连接所述模拟数字转换器与所述第一暂存器，所述第一线性内插电路接收所述数字温控电压并读取所述第一暂存器内的所述第一设定数据，并且根据所述第一设定数据将所述数字温控电压进行线性内插运算，藉此以输出所述温控电压占空信号。

8.根据权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述脉宽信号占空产生器包括：

占空计数器，接收所述脉宽输入信号与第一时钟信号并据此将所述脉宽输入信号转换为所述数字脉宽输入信号；

第二暂存器，接收并储存所述第二设定数据；以及

第二线性内插电路，连接所述占空计数器与所述第二暂存器，所述第二线性内插电路接收所述数字脉宽输入信号与读取所述第二暂存器内的所述第二设定数据，并且根据所述第二设定数据将所述数字脉宽输入信号进行线性内插运算，藉此以输出所述脉宽占空信号。

9.根据权利要求1所述的转速控制电路，其特征在于，所述转速信号产生器包括：

第三暂存器，接收并储存所述第三设定数据；

加法器，连接所述乘法器与所述第三暂存器，所述加法器将所接收的所述混合占空信号与所读取的所述第三暂存器内的所述第三设定数据进行加法运算以设定最低输出占空比，并且据此输出数字脉宽输出信号；以及

占空模拟转换器，连接所述加法器，所述占空模拟转换器接收所述数字脉宽输出信号与第二时钟信号并据此将所述数字脉宽输出信号转换为所述脉宽输出信号。

10.一种散热系统，其特征在于，所述散热系统包括：

根据权利要求1所述的转速控制电路；

马达，连接所述转速控制电路，所述马达接收所述脉宽输出信号并据此进行调整转速工作；以及

负载，连接所述马达，其中所述负载用以进行散热工作。

11.一种转速控制方法，其特征在于，所述转速控制方法包括：

接收温控电压与脉宽输入信号；

将所述温控电压转换为数字温控电压并且将所述脉宽输入信号转换为数字脉宽输入信号；

根据第一设定数据将所述数字温控电压进行线性内插运算，藉此输出温控电压占空信号；

根据第二设定数据将所述数字脉宽输入信号进行线性内插运算，藉此输出脉宽占空信号；

将所述温控电压占空信号与所述脉宽占空信号进行乘法运算以输出混合占空信号；

接收所述混合占空信号与第三设定数据并据此进行最低输出占空比运算；以及

输出脉宽输出信号；

其中所述转速控制方法用于根据权利要求1所述的转速控制电路，或者根据权利要求10所述的散热系统。

12.根据权利要求11项所述的转速控制方法，其特征在于，所述第一设定数据包括第一温控电压值、第一温控电压占空值、第二温控电压值与第二温控电压占空值，其中所述第一温控电压值与所述第一温控电压占空值对应于第一设定温度，并且所述第二温控电压值与所述第二温控电压占空值对应于第二设定温度。

13.根据权利要求12项所述的转速控制方法，其特征在于，当环境温度高于所述第一设定温度时的温控电压值和温控电压占空值对应于所述第一温控电压值和所述第一温控电压占空值，并且当所述环境温度低于所述第二设定温度时的温控电压值和温控电压占空值对应于所述第二温控电压值和所述第二温控电压占空值。

14.根据权利要求11项所述的转速控制方法，其特征在于，所述第二设定数据为下界脉宽输入占空值并且所述第三设定数据为下界脉宽输出占空值。

15.根据权利要求14所述的转速控制方法，其特征在于，所述下界脉宽输入占空值为对应于所述脉宽输入信号的一占空比。

16.根据权利要求14所述的转速控制方法，其特征在于，所述下界脉宽输出占空值为对应于所述脉宽输出信号的一占空比。