CN109209977B - 一种对风扇调速的pwm控制装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种对风扇调速的PWM控制装置及其应用方法，控制装置包括PWM脉冲产生电路、PWM逻辑组合电路和信号放大电路；所述PWM脉冲产生电路用于产生两路同步的PWM脉冲；所述PWM逻辑组合电路通过选通不同的支路，进行两路PWM输出的逻辑组合；所述信号放大电路用于转换脉冲电平并驱动风扇。本发明通过巧妙的设计PWM脉冲产生电路的输出方式，以及开关的选通方式，通过两路PWM脉冲的逻辑组合为一路新PWM脉冲输出，实现更复杂控制逻辑，满足多种风扇调速需求，且本发明结构简单，成本低。

Description

一种对风扇调速的PWM控制装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及风扇调速技术领域,具体地说是一种对风扇调速的PWM控制装置及其应用方法。

背景技术

风扇是一种广泛应用的器件，在电子设备中一般用来为设备散热，很多电子设备中的风扇甚至不止一个。风扇散热效果与风扇的转速成正比，但是随着转速提高，带来的功耗和噪声问题越来越严重，甚至长时间最大转速工作，会影响风扇使用寿命。

针对风扇的散热效果、功耗，噪音，寿命等因素不同优先级的考虑，对风扇的调速可以有很多不同调速策略或算法实现，比如有定档位调速，目标温度调速，或较复杂PID(proportion、integral、differential，比例、积分、微分)调速。此外可能有些场景下，会要求对风扇有限速要求。现有的风扇调速装置仅能满足其中的某种需求，对于多种调速需求常常无能为力。

发明内容

本发明实施例中提供了一种对风扇调速的PWM控制装置及其应用方法，以解决现有技术中风扇调速控制策略复杂、需求多，一种调速装置不能满足多种需求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种对风扇调速的PWM控制装置，包括PWM脉冲产生电路、PWM逻辑组合电路和信号放大电路；

所述PWM脉冲产生电路用于产生两路同步的PWM脉冲；所述PWM逻辑组合电路通过选通不同的支路，进行两路PWM输出的逻辑组合；所述信号放大电路用于转换脉冲电平并驱动风扇。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述两路同步的PWM脉冲由CPLD或CPU产生。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述PWM逻辑组合电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括开关S1、电阻R1和二极管D1，所述开关S1为单刀双掷开关，开关S1的不动端输入脉冲PWM1，动端分别连接电阻R1的一端或二极管D1的正极；所述第二支路包括开关S2、电阻R2和二极管D2，所述开关S2为单刀双掷开关，开关S2的不动端输入脉冲PWM2，动端分别连接电阻R1的一端或二极管D1的正极；所述逻辑组合电路输出脉冲PWM1或PWM2。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述信号放大电路包括反相器和MOS管，反相器的输入端连接所述逻辑组合电路，输出端连接MOS管的栅极，MOS管的源极连接风扇。

本发明第二方面提供了一种对风扇调速的PWM控制装置的应用方法，包括

针对PWM脉冲产生电路输出的两路脉冲PWM1和PWM2，设置不同的输出方式；

控制PWM逻辑组合电路中开关的选通方式，输出脉冲PWM1或PWM2进行风扇调速。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述输出方式为PWM1输出动态可调的脉冲，PWM2输出定值脉冲；所述选通方式为开关S1连接电阻R1，开关S2连接电阻R2，所述控制装置输出PWM1和PWM2中较小的脉冲。

结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述输出方式为PWM1和PWM2分别输出不同调速需求的脉冲，所述选通方式为开关S1连接二极管D1，开关S2连接二极管D2，所述控制装置输出PWM1和PWM2中较大的脉冲。

结合第二方面，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述输出方式为PWM1和PWM2分别输出不同调速策略的脉冲，所述选通方式为开关S1连接电阻S1，开关S2连接二极管D2，或开关S1连接二极管D1，开关S2连接电阻R2；所述控制装置输出经过电阻输出的脉冲。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1、通过巧妙的设计PWM脉冲产生电路的输出方式，以及开关的选通方式，通过两路PWM脉冲的逻辑组合为一路新PWM脉冲输出，实现更复杂控制逻辑，满足多种风扇调速需求，且本发明结构简单，成本低。

2、针对不同的风扇调速需求，通过改变PWM脉冲产生电路输出的两路PWM脉冲的形式，结合开关的适当选通方式，可以实现如风扇动态调速同时不超过设定最大值的需求、风扇的转速同时满足系统各部分散热的需求以及在不同风扇控制策略件互相切换的需求等多种需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述装置的结构示意图；

图2是本发明所述装置实施例的电路示意图；

图3是本发明所述应用方法的流程示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明对风扇调速的PWM控制装置包括PWM脉冲产生电路1、PWM逻辑组合电路2和信号放大电路3。PWM脉冲产生电路1用于产生两路同步的PWM脉冲；PWM逻辑组合电路2通过选通不同的支路，进行两路PWM输出的逻辑组合；所述信号放大电路用于转换脉冲电平并驱动风扇4的转动。

两路同步的PWM脉冲由CPLD或CPU产生，两路PWM输出时间同步，频率相同，但是由不同控制策略产生，因此占空比可能不同。

如图2所示，PWM逻辑组合电路1包括两条支路，这两条支路分别连接PWM脉冲产生电路1输出的两路PWM脉冲。第一支路包括开关S1、电阻R1和二极管D1，开关S1为单刀双掷开关，开关S1的不动端输入脉冲PWM1，动端分别连接电阻R1的一端或二极管D1的正极。第二支路包括开关S2、电阻R2和二极管D2，所述开关S2为单刀双掷开关，开关S2的不动端输入脉冲PWM2不动端分别连接电阻R1的一端或二极管D1的正极；所述逻辑组合电路输出脉冲PWM1或PWM2。根据开关S1和开关S2的选通方式，逻辑组合电路2输出脉冲PWM1或脉冲PWM2。具体为：(1)若开关都接通电阻输出位置，则输出PWM为两路输入相与，即PWM＝PWM1 AND PWM2；(2)若开关都接通二极管输出位置，则输出PWM为两路输入PWM相或，即PWM＝PWM1 OR PWM2；(3)若两个开关一个接通电阻PWM(R)，另一个接通二极管PWM(D)，则输出PWM为电阻端输入PWM，即PWM＝PWM(R)。

信号放大电路3包括反相器和MOS管，反相器的输入端连接PWM逻辑组合电路2，输出端连接MOS管的栅极，MOS管的源极连接风扇。信号放大电路3进行PWM脉冲电平的转换，并增强驱动能力，实现对风扇的驱动。

如图3所示，基于上述控制装置，本发明还提供了对控制装置进行应用的方法，包括：

S1,针对PWM脉冲产生电路输出的两路脉冲PWM1和PWM2，设置不同的输出方式；

S2,控制PWM逻辑组合电路中开关的选通方式，输出脉冲PWM1或PWM2进行风扇调速。

如果开关S1和S2分别连通到电阻R1和R2位置，则输出的两路脉冲PWM1和PWM2，经过电阻后，直接相连，实现了信号的线与，即最终输出的PWM＝PWM1ANDPWM2。这时风扇实际的转速由PWM决定，而PWM值为PWM1和PWM2中较小一个。实际应用中，将PWM1作为一个动态调速输出端，而将PWM2设定为一个定值输出，既可以实现风扇动态调速，又不会超出PWM2设定的最大值，满足对风扇转速动态调整且不超过阈值的需求。

如果开关S1和S2分别连通到二极管D1和D2位置，则输出的两路脉冲PWM1和PWM2，经过二极管后相连，实现了信号的线或，即最终输出的PWM＝PWM1 OR PWM2。这时风扇实际的转速由PWM决定，而PWM值为PWM1和PWM2中较大一个。实际应用中，我们可能面对不同调速需求，如分别满足系统两个部件的散热要求，可以将PWM1，PWM2分别对应两种需求策略的PWM输出，这样满足系统各部分的多种散热需要。

如果开关S1和S2分别连通到一个电阻和一个二极管，开关S1连接电阻S1，开关S2连接二极管D2，则输出的两路脉冲PWM1和PWM2分别经过电阻和二极管相连，因为二极管反向截止特性，最终输出的为经过电阻输出的脉冲PWM。此时风扇实际的转速由PWM1决定，而与PWM2无关。实际应用中，我们可能有两种不同调速策略。例如，一种调速策略为系统散热较好，一种调速策略为系统工作噪音较小，使用该方式可以自由的在两种控制策略间相互切换，实现不同调速策略的侧重并且灵活切换。

另外，本发明的控制装置可以实现对风扇转速的冗余控制，即CPLD发出的任何一路PWM如果出现异常，另外一路PWM还会通过信号放大电路送给风扇，保证风扇正常工作，提高系统散热的健壮性。两路PWM脉冲同时输出，分别经过电阻或二极管后实现合路，如果此时任意一路PWM停止输出，比如，PWM1控制逻辑跑飞，或者内部管脚出现异常，或者切换电路上电阻或二极管断开，控制装置还能正常输出PWM2脉冲，风扇还能正常控制调速。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，如将PWM脉冲产生电路的输出扩展为3路或更多路的脉冲输出等，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种对风扇调速的PWM控制装置，其特征是，包括PWM脉冲产生电路、PWM逻辑组合电路和信号放大电路；

所述PWM脉冲产生电路用于产生两路同步的PWM脉冲；所述PWM逻辑组合电路通过选通不同的支路，进行两路PWM输出的逻辑组合；所述信号放大电路用于转换脉冲电平并驱动风扇；

所述PWM逻辑组合电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括开关S1、电阻R1和二极管D1，所述开关S1为单刀双掷开关，开关S1的不动端输入脉冲PWM1，动端分别连接电阻R1的一端或二极管D1的正极；所述第二支路包括开关S2、电阻R2和二极管D2，所述开关S2为单刀双掷开关，开关S2的不动端输入脉冲PWM2，动端分别连接电阻R1的一端或二极管D1的正极；所述逻辑组合电路输出脉冲PWM1或PWM2。

2.根据权利要求1所述的一种对风扇调速的PWM控制装置，其特征是， 所述两路同步的PWM脉冲由CPLD或CPU产生。

3.根据权利要求1所述的一种对风扇调速的PWM控制装置，其特征是，所述信号放大电路包括反相器和MOS管，反相器的输入端连接所述PWM逻辑组合电路，输出端连接MOS管的栅极，MOS管的源极连接风扇。

4.一种对风扇调速的PWM控制装置的应用方法，其特征是，利用权利要求1-3任意一项的装置来实现，所述的方法包括：

针对PWM脉冲产生电路输出的两路脉冲PWM1和PWM2，设置不同的输出方式；

控制PWM逻辑组合电路中开关的选通方式，输出脉冲PWM1或PWM2进行风扇调速；

所述输出方式为PWM1输出动态可调的脉冲，PWM2输出定值脉冲；所述选通方式为开关S1连接电阻R1，开关S2连接电阻R2，所述控制装置输出PWM1和PWM2中较小的脉冲。

5.根据权利要求4所述的一种对风扇调速的PWM控制装置的应用方法，其特征是，所述输出方式为PWM1和PWM2分别输出不同调速需求的脉冲，所述选通方式为开关S1连接二极管D1，开关S2连接二极管D2，所述控制装置输出PWM1和PWM2中较大的脉冲。

6.根据权利要求4所述的一种对风扇调速的PWM控制装置的应用方法，其特征是，所述输出方式为PWM1和PWM2分别输出不同调速策略的脉冲，所述选通方式为开关S1连接电阻S1，开关S2连接二极管D2，或开关S1连接二极管D1，开关S2连接电阻R2；所述控制装置输出经过电阻输出的脉冲。