CN117927493A - 一种直流风扇的控制装置及控制方法 - Google Patents

一种直流风扇的控制装置及控制方法 Download PDF

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    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
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Abstract

本发明实施例公开了一种直流风扇的控制装置及控制方法，应用于直流风扇，所述装置包括：感应模块，用于检测需散热部件的电源电流；控制器，与所述感应模块连接，被配置为将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；执行模块，与所述控制器连接，并根据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制；其有益效果是：利用电源电流的动态和快速变化远远超过温度测量中的反应，使得风扇速度可通过检测电源电流来控制，将风扇控制与热负荷相关联，以消除目前采用温度控制方式所带来的时间滞后。

Description

一种直流风扇的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种直流风扇的控制装置及控制方法。
背景技术
直流风扇因其功率小、尺寸多样，静音及高性价比的特点，被广泛应用于电子产品的内部散热。一般是按照需要散热部件的温度变化来控制风扇的工作与停止。
目前，在对直流风扇进行控制时，方案都是基于检测到温度升高后，才能起控制作用；即，必须等到温度升高才能控制风扇并使其加速，然而温度的升高需要一定的时间，进行造成控制存在滞后的缺陷。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种直流风扇的控制装置及控制方法。
第一方面：本发明实施例提供了一种直流风扇的控制装置，应用于直流风扇，所述装置包括：
感应模块，用于检测需散热部件的电源电流；
控制器，与所述感应模块连接，被配置为将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；
基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；
执行模块，与所述控制器连接，并根据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制。
作为本申请一种可选的实施方式，所述控制器还被配置为：
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为增大，则直接匹配最大的转速档位；
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为减小，则直接匹配最小的转速档位。
作为本申请一种可选的实施方式，所述装置还包括反馈装置，所述反馈装置与所述控制器连接，所述反馈装置用于获取所述直流风扇的转速数据；
所述控制器根据所述转速数据判断是否异常，并在判断为异常时，停止信号输出。
作为本申请一种可选的实施方式，所述感应模块采用电流监控IC，其采用的型号为INA138。
作为本申请一种可选的实施方式，所述执行模块包括缓冲单元和所述驱动单元，所述缓冲单元与所述驱动单元连接，所述驱动单元与所述直流风扇连接。
第二方面：本发明实施例还提供了一种直流风扇的控制方法，应用于第一方面所述的一种直流风扇的控制装置，所述装置包括感应模块，控制器和执行模块；所述方法包括：
检测需散热部件的电源电流；
将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；
基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；
据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为增大，则直接匹配最大的转速档位；
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为减小，则直接匹配最小的转速档位。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：
获取所述直流风扇的转速数据；
根据所述转速数据判断是否异常，并在判断为异常时，停止信号输出。
作为本申请一种可选的实施方式，所述感应模块采用电流监控IC，其采用的型号为INA138。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：若所述匹配结果为最大的转速档位时，还对所运行的时间进行判断；若超过时间阈值，则进行降档运行。
采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种直流风扇的控制装置及控制方法，通过对电源电流进行检测，利用电源电流的动态和快速变化远远超过温度测量中的反应，并将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，输出对应占空比的控制信号，实现对所述直流风扇的转速进行控制；从而使得风扇速度可通过检测电源电流来控制，将风扇控制与热负荷相关联，以消除目前采用温度控制方式所带来的时间滞后。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的一种直流风扇的控制装置的结构原理图；
图2是本发明实施例所提供的一种直流风扇的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
本申请的发明构思是：在大多数电子设备中，功耗与电源消耗成正比，功耗可用对应的电源电流来测量，当功耗升高，电流大小也会升高，也就会导致发热量升高；通过检测电源电流，将风扇控制与热负荷相关联，可立即对热负荷做出反应，从而消除目前采用温度控制方式所带来的时间滞后性。
下面结合附图，对本发明实施例作详细的说明。
参考图1所示，一种直流风扇的控制装置，应用于直流风扇，其特征在于，所述装置包括：
感应模块，用于检测需散热部件的电源电流；
控制器，与所述感应模块连接，被配置为将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；
基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；
执行模块，与所述控制器连接，并根据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制。
需要说明的是，需散热部件包括电子设备、电子系统和芯片等；
所述控制表中将风扇的转速档位分为五档，每一档对应一个电流范围和关联对应的控制逻辑值，包括最大转速档位和最小转速档位；
然后根据对应的控制逻辑值，输出对应占空比的控制信号；通过控制信号中占空比的不同，实现对所述直流风扇的转速进行控制；
实施时，所述感应模块采用电流监控IC，其采用的型号为INA138；这里只是举例并不是对其进行限制。
进一步地，为提升控制的智能性，所述控制器还被配置为：
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为增大，则直接匹配最大的转速档位；
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为减小，则直接匹配最小的转速档位。
应用时，所述直流风扇的控制装置在需散热部件启动后，即开始工作；最小的转速档位的设置是为了对相应的部件进行除尘。
上述方案中，通过对电源电流进行检测，利用电源电流的动态和快速变化远远超过温度测量中的反应，并将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，输出对应占空比的控制信号，实现对所述直流风扇的转速进行控制；从而使得风扇速度可通过检测电源电流来控制，将风扇控制与热负荷相关联，以消除目前采用温度控制方式所带来的时间滞后。
进一步地，在上述技术方案的基础上，为提升应用的安全性，所述装置还包括反馈装置，所述反馈装置与所述控制器连接，所述反馈装置用于获取所述直流风扇的转速数据；
所述控制器根据所述转速数据判断是否异常，并在判断为异常时，停止信号输出；判断时，若所述转速数据低于设定的安全值，则表示异常，可能存在堵转的情况。
进一步地，为使得调速控制更加平滑，所述执行模块包括缓冲单元和所述驱动单元，所述缓冲单元与所述驱动单元连接，所述驱动单元与所述直流风扇连接。
具体地，所述缓冲单元包括集成的电容和运放，所述驱动单元采用三极管；
所述运放的正相输入端通过所述电容接地，还接收所述控制信号；所述运放的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极与电源连接，所述三极管的发射极与所述直流风扇的正极连接，所述直流风扇的负极接地；通过所述电容的集成来平滑风扇对电流波动的响应，使风扇响应平滑并过滤短期电流尖峰。
基于相同的发明构思，参考图2所示，本发明实施例还提供了一种直流风扇的控制方法，应用于前文所述的一种直流风扇的控制装置，所述装置包括感应模块，控制器和执行模块；所述方法包括：
S101，检测需散热部件的电源电流；
S102，将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；
S103，基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；
S104，据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制。
所述感应模块采用电流监控IC，其采用的型号为INA138；所述控制器采用可编程控制器。
进一步地，所述方法还包括：
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为增大，则直接匹配最大的转速档位；
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为减小，则直接匹配最小的转速档位。
应用时，若所述匹配结果为最大的转速档位时，还对所运行的时间进行判断；若超过时间阈值，则进行降档运行。
长时间运行都无法降温，为避免对直流风扇的损坏，反而造成温度失控的情况，通过降档运行，改变控制策略，以保障电子设备可正常运行为主，虽然下降的温度值不是最佳，但仍然在可控范围；
实施时，所述降档通过需散热部件允许的最大温度时，所对应的电流值，并结合预设的控制表进行确定；确定时，需排除最大的转速档位。
进一步地，所述方法还包括：
获取所述直流风扇的转速数据；
根据所述转速数据判断是否异常，并在判断为异常时，停止信号输出。
需要说明的是，上述方法权利要求中，各步骤的具体实施方式及有益效果参见前文系统实施例部分，在此不再赘述。
利用电源电流的动态和快速变化远远超过温度测量中的反应，并将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，输出对应占空比的控制信号，实现对所述直流风扇的转速进行控制；从而使得风扇速度可通过检测电源电流来控制，将风扇控制与热负荷相关联，以消除目前采用温度控制方式所带来的时间滞后。
在本发明的另一实施例中，本公开实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现方法实施例中的方法。
应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、可编程控制器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
根据本公开的实施例，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置从网络上被下载和安装，或者从存储装置被安装，或者从ROM被安装。在该计算机程序被处理装置执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种直流风扇的控制装置，应用于直流风扇，其特征在于，所述装置包括：
感应模块，用于检测需散热部件的电源电流；
控制器，与所述感应模块连接，被配置为将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；
基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；
执行模块，与所述控制器连接，并根据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种直流风扇的控制装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为增大，则直接匹配最大的转速档位；
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为减小，则直接匹配最小的转速档位。
3.根据权利要求2所述的一种直流风扇的控制装置，其特征在于，所述装置还包括反馈装置，所述反馈装置与所述控制器连接，所述反馈装置用于获取所述直流风扇的转速数据；
所述控制器根据所述转速数据判断是否异常，并在判断为异常时，停止信号输出。
4.根据权利要求2所述的一种直流风扇的控制装置，其特征在于，所述感应模块采用电流监控IC，其采用的型号为INA138。
5.根据权利要求1所述的一种直流风扇的控制装置，其特征在于，所述执行模块包括缓冲单元和所述驱动单元，所述缓冲单元与所述驱动单元连接，所述驱动单元与所述直流风扇连接。
6.一种直流风扇的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的一种直流风扇的控制装置，所述装置包括感应模块，控制器和执行模块；所述方法包括：
检测需散热部件的电源电流；
将所述电源电流与预设的控制表进行匹配，以得到匹配结果；其中，所述控制表中构建有多个电流范围与转速档位相关联的控制逻辑值；
基于所述匹配结果输出对应占空比的控制信号；
据所述控制信号对所述直流风扇的转速进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种直流风扇的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为增大，则直接匹配最大的转速档位；
若所述匹配结果中对应的电流范围在连续的多个匹配周期中均为减小，则直接匹配最小的转速档位。
8.根据权利要求6所述的一种直流风扇的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述直流风扇的转速数据；
根据所述转速数据判断是否异常，并在判断为异常时，停止信号输出。
9.根据权利要求6所述的一种直流风扇的控制方法，其特征在于，所述感应模块采用电流监控IC，其采用的型号为INA138。
10.根据权利要求6至9中任一所述的一种直流风扇的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述匹配结果为最大的转速档位时，还对所运行的时间进行判断；若超过时间阈值，则进行降档运行。
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