CN105822585B - 一种可延时的多模式风扇控制电路、散热装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子领域，提供了一种可延时的多模式风扇控制电路、散热装置及电子设备，该电路包括：功率检测单元，在系统功率达到预设值时生成驱动信号；开关单元，没收到驱动信号时不启动风扇工作，收到驱动信号时控制风扇低速转动；线性驱动单元，根据系统温度线性控制风扇转速；延时单元，关机时延时关断以持续为风扇供电。本发明在系统空载、轻载和重载时控制风扇转速分别处于三种转速区间，分别实现在系统低功率阶段风扇不工作，同时关断线性驱动单元以降低驱动损耗，在系统中功率阶段低转速，降低系统噪音，延长寿命，在系统大功率阶段线性驱动，有效散热，并在系统关机时延时为风扇供电，确保系统的余热散出。

Description

一种可延时的多模式风扇控制电路、散热装置及电子设备

技术领域

本发明属于电子领域，尤其涉及一种可延时的多模式风扇控制电路、散热装置及电子设备。

背景技术

通常电子产品的系统主机在运行时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，而大多数电子器件会因为温度的升高而影响电性品质甚至是减少使用寿命，因此需要在系统内部装风扇，通过强制风冷的方式来给系统散热。

现有的风扇驱动控制电路参见图1，其中主要是通过一负温度系数热敏电阻THR1来侦测温度变化情况，以及通过一个三极管Q2作为信号放大电路来控制风扇的转速。

但是，该电路对风扇转速的控制区间相对很窄，一般范围仅在800～1000RPM左右，并且在系统空载或轻载时系统温升不高，风扇虽然能降速，但风扇工作的噪音非常大，对用户的生活、工作都带来了非常大的困扰，也影响风扇的使用寿命，同时驱动电路的能耗损失也很大，不利于节能环保，并且当系统在大功率运行状态下关机时，由于风扇随关机立刻停止，机箱内余热无法及时散出，影响系统的可靠性与使用寿命。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种可延时的多模式风扇控制电路，旨在解决现有风扇在空载或轻载时噪音大、不节能以及关机余热无法及时排放的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种可延时的多模式风扇控制电路，所述电路包括：

功率检测单元，用于检测系统功率，并在所述系统功率达到预设值时生成驱动信号；

开关单元，用于在没有接收到所述驱动信号时不启动风扇工作，在接收到所述驱动信号时控制风扇低速转动，所述开关单元的输入端与主驱动供电电源连接，所述开关单元的输出端与所述风扇连接；

线性驱动单元，用于检测系统温度，根据系统温度线性控制风扇转速，使所述风扇转速处于线性区，所述线性驱动单元的驱动端与所述开关单元的控制端连接；

延时单元，用于在关机时延时关断，以持续为风扇供电，确保系统余热散出，所述延时单元的输入端与所述功率检测单元的输出端连接，所述延时单元的第一电源端与主驱动供电电源连接，所述延时单元的第二电源端与待机供电电源连接，所述延时单元的第一输出端与所述开关单元控制端连接，所述延时单元的第二输出端与所述风扇连接。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种采用上述可延时的多模式风扇控制电路的散热装置。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种采用上述散热装置的电子设备。

本发明实施例在系统空载、轻载和重载时控制风扇转速分别处于三种转速区间，分别实现在系统低功率阶段风扇不工作，给用户提供一种静音模式，同时关断线性驱动单元以降低驱动损耗，实现节能环保；在系统中功率阶段给风扇提供一个稳定低工作电压使风扇转速平稳低转速，从而降低系统噪音，同时也延长了风扇的使用寿命；在系统大功率阶段给风扇提供一个线性驱动，更好地为系统散热，并且在系统在大功率运行状态下关机时，延时为风扇供电，从而来确保系统的余热散出，以增强系统的可靠性与使用寿命。

附图说明

图1为现有风扇驱动控制电路图；

图2为本发明实施例提供的可延时的多模式风扇控制电路的结构图；

图3为本发明实施例提供的可延时的多模式风扇控制电路的示例电路结构图；

图4为采用本发明实施例提供的可延时的多模式风扇控制电路控制下风扇的转速曲线图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例在系统空载、轻载和重载时控制风扇转速分别处于三种转速区间，分别实现在系统低功率阶段风扇不工作，同时关断线性驱动单元以降低驱动损耗，在系统中功率阶段低转速，降低系统噪音，延长使用寿命，在系统大功率阶段线性驱动，有效散热，并且延时为风扇供电，确保系统的余热散出。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

图2示出了本发明实施例提供的可延时的多模式风扇控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该可延时的多模式风扇控制电路可以应用于任何电子设备的散热装置中，该可延时的多模式风扇控制电路1与风扇2连接，包括：

功率检测单元11，用于检测系统功率，并在系统功率达到预设值时生成驱动信号；

开关单元12，用于在没有接收到驱动信号时不启动风扇2工作，在接收到驱动信号时控制风扇2低速转动，该开关单元12的输入端与主驱动供电电源(12V VCC)连接，开关单元12的输出端与风扇2的正极连接，风扇2的负极接地；

线性驱动单元14，用于检测系统温度，根据系统温度线性控制风扇转速，使风扇转速处于线性区，该线性驱动单元14的驱动端与开关单元12的控制端连接。

延时单元13，用于在关机时延时关断，以持续为风扇供电，确保系统余热散出，该延时单元13的输入端与功率检测单元11的输出端连接，延时单元31的第一电源端与主驱动供电电源(12V VCC)连接，延时单元13的第二电源端与待机供电电源(+5V待机)连接，延时单元13的第一输出端与开关单元12控制端连接，延时单元13的第二输出端与风扇2的正极连接。

在本发明实施例中，功率检测单元11检测系统功率控制下的风扇是否达到预设功率值，当没有达到风扇起转点(对应一个预设值)时，风扇不工作，此时风扇处于静音模式，同时关断线性驱动单元14以降低驱动损耗；

当达到风扇起转点(对应一个预设值)时，给风扇提供一个稳定的低工作电压使风扇处于平稳低转速，风扇进入低速模式，从而有效降低了系统噪音；

在系统功率不断增大，线性驱动单元14检测到系统温度升高时，通过开关单元12控制风扇进入线性调整状态，风扇转速根据系统温度线性变化，此时风扇处于高速模式，参考图4，本发明实施例对风扇的控制区间可以扩大到500～1800RPM之间，从而保证系统有效散热。

本发明实施例在系统空载、轻载和重载时控制风扇转速分别处于三种转速区间，分别实现在系统低功率阶段风扇不工作，给用户提供一种静音模式，同时关断线性驱动单元以降低驱动损耗，实现节能环保；在系统中功率阶段给风扇提供一个稳定低工作电压使风扇转速平稳低转速，从而降低系统噪音，同时也延长了风扇的使用寿命；在系统大功率阶段给风扇提供一个线性驱动，更好地为系统散热，并且在系统在大功率运行状态下关机时，延时为风扇供电，从而来确保系统的余热散出，以增强系统的可靠性与使用寿命。

图3示出了本发明实施例提供的可延时的多模式风扇控制电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，功率检测单元11包括：

电流互感器T1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3和比较单元111；

电流互感器T1的感应输出一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极同时与电阻R1的一端和电容C1的一端连接，电阻R1的另一端和电容C1的另一端与电流互感器T1的感应输出另一端同时接地，二极管D1的阴极还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端同时与电阻R3的一端和电容C2的一端连接，电阻R3的另一端和电容C2的另一端同时接地，电阻R2的另一端还与比较单元111的正向输入端连接，比较单元111的反向输入端通过电容C3接地，比较单元111的电源端与12V电源电压(VCC)连接，比较单元111的接地端接地，比较单元111的输出端为功率检测单元11的输出端。

作为本发明一优选实施例，比较单元111优选采用负极自带基准电压的比较器IC1A。

作为本发明一实施例，开关单元12可以通过第二开关管Q2或开关电路实现，该第二开关管Q2的电流输入端为开关单元12输入端，第二开关管Q2的电流输出端为开关单元12的输出端，第二开关管Q2的控制端为开关单元12的控制端。

优选地，第二开关管Q2可以采用NPN型三极管，NPN型三极管的集电极为第二开关管Q2的电流输入端，NPN型三极管的发射极为第二开关管Q2的电流输出端，NPN型三极管的基极为第二开关管Q2的控制端。

作为本发明一实施例，延时单元13包括：

电阻R4、电阻R5、电容C5、二极管D2、二极管D3、二极管D4和第一开关管Q1；

电阻R4的一端为延时单元13的第一电源端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端为延时单元13的第一输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与电阻R4的另一端连接，电阻R4的另一端为延时单元13的输入端还与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极同时与电容C5的一端和第一开关管Q1的控制端连接，电容C5的另一端接地，第一开关管Q1的输入端与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与待机供电电源(+5V待机)连接，第一开关管Q1的输出端接地。

作为本发明一优选实施例，第一开关管Q1为N型MOS管，N型MOS管的栅极为第一开关管Q1的控制端，N型MOS管的漏极为第一开关管Q1的输入端，N型MOS管的源极为第一开关管Q1的输出端。

线性驱动单元14包括：

电阻R8、电阻R6、电阻R7、电容C4、热敏电阻RT1和输出可调基准电源IC2；

电阻R8的一端与电源电压连接，电阻R8的另一端同时与热敏电阻RT1的一端和电容C4的一端连接，热敏电阻RT1的另一端和电容C4的另一端同时接地，电阻R8的另一端还同时与电阻R7的一端和输出可调基准电源IC2的调节端(R脚)连接，电阻R7的另一端同时与输出可调基准电源IC2的基准电压输出端(K脚)和电阻R6的一端连接，输出可调基准电源IC2的低电位端(A脚)接地，电阻R6的另一端为线性驱动单元的驱动端。

在系统低功率阶段时，通过电流互感器T1感应出的的电流信号很小，通过二极管D1整流，电容C1滤波，在电阻R1上形成的电压较低，再通过电阻R2与电阻R3分压到比较器IC1A的2脚，与比较器IC1A的1脚比较，此时由于电流信号小，比较器IC1A的2脚电压小于比较器IC1A的1脚电压，比较器IC1A不工作，其3脚处于低电位，通过二极管D4到MOS管Q1的栅极也是低电位，MOS管Q1不导通，同时通过二极管D2把三极管Q2的基极电压也拉低了，三极管Q2也不导通，此时风扇不工作，系统处于静音状态。

随着系统使用的功率增大，电阻R1上的电压上升，通过电阻R2与电阻R3分压到比较器IC1A的2脚电压大于1脚电压，比较器IC1A工作，其3脚处于高电位，12V电源电压(VCC)通过电阻R4经二极管D4给MOS管Q1的栅极提供驱动电压，MOS管Q1开通，+5V待机供电通过二极管D3，MOS管Q1给风扇提供一个稳定低工作电压，使风处于平稳低转速，以降低系统噪音；另一组驱动通过电阻R8与热敏电阻RT1的参数设置此时输出可调基准电源IC2的R脚电位大于2.5V，输出可调基准电源IC2处于不工作状态，K脚对地的压差在1.9V左右，再通过电阻R5与电阻R6与输出可调基准电源IC2的电压Vka(约为1.9V)分压，三极管Q2的基极电位得到一个稳定的电位但低于5V，由于低于从+5V待机那边的供电，三极管Q2处于截止状态。以减少供电损耗。

随着系统使用的功率进一步加大，系统内部温度升高，通过热敏电阻RT1(该热敏电阻RT1为一负温度系数热敏电阻)阻值变小，输出可调基准电源IC2的R脚电位下降，输出可调基准电源IC2的R脚电位下降到低于2.5V基准时，输出可调基准电源IC2进入线性调整状态，输出可调基准电源IC2的R脚电压越低，K脚的电压越高，当三极管Q2的基极电压高于发射极电压一个门极电压时，三极管Q2进入线性放大状态，三极管Q2的基极电位也越高，三极管Q2导通越深，风扇上的电压也越高，转速越快，此时进入线性调整模式，及时的把系统热排出。

随系统的功率下降，系统温度降低，热敏电阻RT1的阻值上升，输出可调基准电源IC2处于不工作状态，风扇回到一个稳定低工作电压状态，使风扇处于平稳低转速，以降低系统噪音，如果系统功率再进一步降低，比较器IC1A也停此动作，MOS管Q1关断，风扇停止工作，进入处于静音状态。

当系统在大功率运行状态下关机时，主驱动供电12V VCC已无输入了，但+5V待机供电一直都有，电容C5延时电容会延时放电，MOS管Q1还是处于导通状态，+5V待机供电通过二极管D3，MOS管Q1继续给风扇供电，直到电容C5的放电低到无法驱动MOS管Q1时，MOS管Q1截止，从而来确保系统的余热散出，以增强系统的可靠性与使用寿命。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种采用上述可延时的多模式风扇控制电路的散热装置，以及采用上述散热装置的电子设备。

本发明实施例在系统空载、轻载和重载时控制风扇转速分别处于三种转速区间，分别实现在系统低功率阶段风扇不工作，给用户提供一种静音模式，同时关断线性驱动单元以降低驱动损耗，实现节能环保；在系统中功率阶段给风扇提供一个稳定低工作电压使风扇转速平稳低转速，从而降低系统噪音，同时也延长了风扇的使用寿命；在系统大功率阶段给风扇提供一个线性驱动，更好地为系统散热，并且在系统在大功率运行状态下关机时，延时为风扇供电，从而来确保系统的余热散出，以增强系统的可靠性与使用寿命。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种可延时的多模式风扇控制电路，与风扇连接，其特征在于，所述电路包括：

功率检测单元，用于检测系统功率，并在所述系统功率达到预设值时生成驱动信号；

开关单元，用于在没有接收到所述驱动信号时不启动风扇工作，在接收到所述驱动信号时控制风扇低速转动，所述开关单元的输入端与主驱动供电电源连接，所述开关单元的输出端与所述风扇连接；

线性驱动单元，用于检测系统温度，根据系统温度线性控制风扇转速，使所述风扇转速处于线性区，所述线性驱动单元的驱动端与所述开关单元的控制端连接；

延时单元，用于在关机时延时关断，以持续为风扇供电，确保系统余热散出，所述延时单元的输入端与所述功率检测单元的输出端连接，所述延时单元的第一电源端与主驱动供电电源连接，所述延时单元的第二电源端与待机供电电源连接，所述延时单元的第一输出端与所述开关单元控制端连接，所述延时单元的第二输出端与所述风扇连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率检测单元包括：

电流互感器、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3和比较单元；

所述电流互感器的感应输出一端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极同时与所述电阻R1的一端和所述电容C1的一端连接，所述电阻R1的另一端和所述电容C1的另一端与所述电流互感器的感应输出另一端同时接地，所述二极管D1的阴极还与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端同时与所述电阻R3的一端和所述电容C2的一端连接，所述电阻R3的另一端和所述电容C2的另一端同时接地，所述电阻R2的另一端还与所述比较单元的正向输入端连接，所述比较单元的反向输入端通过所述电容C3接地，所述比较单元的电源端与电源电压连接，所述比较单元的接地端接地，所述比较单元的输出端为所述功率检测单元的输出端。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较单元为负极自带基准电压的比较器。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述线性驱动单元包括：

电阻R8、电阻R6、电阻R7、电容C4、热敏电阻RT1和输出可调基准电源IC2；

所述电阻R8的一端与主驱动供电电源连接，所述电阻R8的另一端同时与所述热敏电阻RT1的一端和所述电容C4的一端连接，所述热敏电阻RT1的另一端和所述电容C4的另一端同时接地，所述电阻R8的另一端还同时与所述电阻R7的一端和所述输出可调基准电源IC2的调节端连接，所述电阻R7的另一端同时与所述输出可调基准电源IC2的基准电压输出端和所述电阻R6的一端连接，所述输出可调基准电源IC2的低电位端接地，所述电阻R6的另一端为所述线性驱动单元的驱动端。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述延时单元包括：

电阻R4、电阻R5、电容C5、二极管D2、二极管D3、二极管D4和第一开关管；

所述电阻R4的一端为所述延时单元的第一电源端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端为所述延时单元的第一输出端与所述二极管D2的阳极连接，所述二极管D2的阴极与所述电阻R4的另一端连接，所述电阻R4的另一端为所述延时单元的输入端还与所述二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极同时与所述电容C5的一端和所述第一开关管的控制端连接，所述电容C5的另一端接地，所述第一开关管的输入端与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的阳极与待机供电电源连接，所述第一开关管的输出端接地。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一开关管为N型MOS管，所述N型MOS管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述N型MOS管的漏极为所述第一开关管的输入端，所述N型MOS管的源极为所述第一开关管的输出端。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关单元为第二开关管，所述第二开关管的电流输入端为所述开关单元输入端，所述第二开关管的电流输出端为所述开关单元的输出端，所述第二开关管的控制端为所述开关单元的控制端。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第二开关管为NPN型三极管，所述NPN型三极管的集电极为所述第二开关管的电流输入端，所述NPN型三极管的发射极为所述第二开关管的电流输出端，所述NPN型三极管的基极为所述第二开关管的控制端。

9.一种散热装置，其特征在于，所述散热装置包括如权利要求1至7任一项所述的可延时的多模式风扇控制电路。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求9所述的散热装置。