CN1216323C - 多段温控风扇的控制方法及其电路 - Google Patents

Abstract

一种多段温控风扇的控制方法及其电路，其中该控制方法为：选定噪音值最小状态为初始状态；利用所选定一个风扇的参考温度T控制所有风扇温控的启动和关闭，每个风扇按照所对应的温度段进行温控，使任意温度段内最多有一个风扇进行温控，从而使控制状态确定。为实现该控制方法，其相应的控制电路，包括：一传感器，感测选定风扇的参考温度，产生PWM控制信号；一控制芯片，与传感器相连，根据PWM控制信号产生多路控制信号；多个温控风扇，根据多路控制信号的逻辑组合，按预定次序启动温控。该控制方案可用于需要散热的电子装置，其任意时刻的控制状态确定，并使散热、噪音及耗电达到优化。

Description

多段温控风扇的控制方法及其电路

技术领域

本发明关于一种散热装置的控制方法及其电路，尤其是指电子装置系统内的多段温控风扇的控制方法及其电路。

背景技术

一般设备在运作时会产生热量，特别是高速运转的电子装置，例如台式计算机、便携式电子装置等。为防止因温度过高而产生的各种问题，如元件寿命变短或是动作错误等等，一般电子装置都会设有某些散热装置来降低操作时的温度。

因风扇具有体积小，散热效果好等特点，所以计算机，特别是便携式电子装置通常采用风扇散热。

目前大多数散热用的风扇，通常采用定电压控制，即风扇在开动和关闭的两种状态，而由系统控制机制来决定是否进行散热。不过，风扇在运作时也存在很多缺点。首先风扇不象散热片，它在散热时必须消耗电能，而风扇为达到最大散热效果，采用最大转速，因此风扇在使用时会消耗相当的电力，这对于需要严格控制电力消耗的便携式电子装置显然不利。另外，风扇运转是电子装置的主要噪声源，转速越高噪音越大。

为解决上述问题，温控风扇系统因应产生，即根据电子装置内的温度状态，动态调整风扇转速，以适当的电力消耗来达到所需要的散热效果。

但现有的温控系统中，以计算机温控系统为例，通常对电源风扇和CPU散热器风扇进行温控，有的系统还配备有系统风扇，也进行温控。系统风扇和电源风扇都采用环境温度作为参考量进行温控，而CPU散热器风扇通常采用CPU温度作为参考进行温控。其中，系统风扇和电源风扇由于通常将温度传感器内置，所以它们所感测的环境温度不是同一个值。因此，它们会根据各自的传感器进行自身独立的温控，那么当机箱外部是某一温度时，则会造成三个风扇转速不确定的情况。即会造成一个风扇高转，另外两个则低转，以三个风扇的情况为例，这样的组合情况会有九种。当然这九种中都可以满足散热的要求，但是只有一种是噪音最低的情况。因此，如果按照该方式，让各自的风扇都进行自身独立温控，同一时刻可能多个风扇都在进行温控，会造成很多种控制状态，所以必然造成系统的温控状态不确定，无法获得散热、耗电、噪音的优化状态，相关专利可参阅专利号为98126000等中国专利。

发明内容

本发明所解决的问题是避免因对电子装置内风扇各自独立温控，而使系统在某一使用温度下，温控状态不确定，无法达到散热、耗电、噪音的优化状态。

本发明的解决方案：

1)选定噪音值最小状态为初始状态；

2)选定其中一个风扇为全控风扇，其余为半控风扇；

3)温度感测元件感测全控风扇的相应温控参考温度T，并产生代表温度T的PWM控制信号；

4)控制芯片根据PWM控制信号产生控制多路控制信号，并输出给与之一一对应的风扇；

5)根据每个温度段内最多对应一个风扇温控且按照随温度段温度的升高，温控风扇按照对噪音影响由小到大的顺序进行排列，利用多路控制信号的逻辑组合，使其在一定温控参考温度T下，启动或运行相应风扇的温控，其余风扇保持之前的转速；

6)关闭步骤5)所述的温控，其相应风扇的转速调整到相应状态；根据温度T变化，执行步骤6)同时，重复步骤3)-5)。

为实现上述控制方法，本发明多段温控风扇的控制电路采用如下结构：

多个温控风扇，其中一个为全控风扇，其余为半控风扇；

传感器，感测全控风扇的相应温控参考温度T，输出代表温度T的PWM控制信号；

控制芯片，与传感器相连并接收PWM控制信号，且根据PWM控制信号产生多路控制信号，并输出给与之一一对应的风扇，且全控风扇还可通过控制芯片接收PWM控制信号；

其中，选定噪音值最小状态为初始状态；根据每个温度段内最多启动一个风扇温控且按照随温度段温度的升高，温控风扇按照对噪音影响由小到大的顺序进行排列，利用控制信号的逻辑组合，使其在一定温控参考温度T下，启动相应风扇的温控，其余风扇保持之前的转速；在关闭所述的温控时，其相应风扇的转速调整到相应状态：以及根据温度T的变化重复相应控制。

本发明以最小噪音值为初始状态，利用所选定的一个全控风扇，实现对所有风扇进行统一控制，使同一时间最多开启一个风扇的一段温控，其它风扇保持之前的转速。这样，本发明的任一时刻都是确定的控制状态，同时使散热、噪音、耗电达到优化状态。

附图说明

图1是本发明第一实施例多段温控风扇的控制电路图。

图2是本发明第一实施例多段温控风扇的控制原理图。

图3是本发明多段温控风扇的控制方法流程图。

图4是本发明第二实施例多段温控风扇的控制原理图。

具体实施方式

本发明以最小噪音值为初始状态，利用所选定的一个全控风扇，实现对所有风扇进行统一控制，依预定次序启动风扇的温控，使同一时间段最多开启一个风扇的温控，其它风扇保持恒定转速。这样，本发明的任一时刻都是确定的控制状态。

其中，全控风扇一般为最大噪音源，而其它风扇为半控风扇；预定次序一般是按照温控风扇对噪音影响由小到大的顺序与温度段的温度从低到高的顺序一一对应进行排列，其原则为每个温度段仅对应一个风扇的温控。例如：设温度段(1)＜(2)＜(3)＜(4)，风扇的噪音大小：风扇1＞风扇2＞风扇3＞风扇4，则温控顺序如下表：

本发明多段温控风扇的控制方法及其电路，可应用在需要散热的电子装置中，并且可对所采用的多个温控风扇进行控制。在本实施例中，仅以计算机为例加以说明，且该计算机采用三个温控风扇，分别为CPU散热器风扇、系统风扇及电源风扇。因CPU散热器风扇为计算机的主要噪音源，所以被选定为全控风扇，其它则为半控风扇。另外，CPU散热器风扇的温控参考温度T为CPU内部温度。

请参照图1所示，本发明多段温控风扇的控制电路包括：传感器1，可内置CPU 3内部，并感测CPU 3的温度T，输出代表温度T的PWM控制信号；

控制芯片2，与传感器1相连并接收PWM控制信号，且根据PWM控制信号产生3个控制电压组，该3个控制电压组分别是第一电压组V1、V2，第二电压组V4、V5，以及第三电压组V6、V7；

3个温控风扇，包括CPU散热器风扇4、系统风扇5及电源风扇6，而CPU散热器风扇4为全控风扇，其余为半控风扇。该CPU散热器风扇4、系统风扇5及电源风扇6都与控制芯片2相连，并分别对应接收3个控制电压组V1、V2，V4、V5及V6、V7。

另外，CPU散热器风扇4还可通过控制芯片2的管脚V3接收PWM控制信号。

请参照图2所示，三条曲线C1、C2及C3分别是CPU散热器风扇4、系统风扇5及电源风扇6的温控曲线。本发明的控制原理：在保证散热效果的条件下，任何一个温度段(1)T1-T2、(2)T2-T3、(3)T3-T4及(4)T4-T5、(5)大于T5内，整个系统最多有一个风扇进行温控，其他风扇为原定转速。其相应温控启动次序可整理成表1：

        表1第一实施例的温控次序表

温度段	电源风扇6	系统风扇5	CPU散热器风扇4
				(1)	低转	低转	低转
(2)	温控	低转	低转
				(3)	高转	温控	低转
(4)	高转	高转	温控
				(5)	高转	高转	高转

这里，

为了描述简明，风扇转速调整仅设有低转及高转两种调整状态；

因CPU散热器风扇4对噪音影响最大，系统风扇5次之，而电源风扇6最小，而温度段的温度(1)＜(2)＜(3)＜(4)＜(5)，所以当CPU 3的温度按照温度段(1)-(5)顺序变化时，则风扇启动温控次序为：首先是电源风扇6，系统风扇5次之，而CPU散热器风扇4最后，诚然也可按照其它原则或方式排定温控的启动次序。

该温控启动次序可通过控制芯片2产生的3组控制信号的逻辑组合进行控制。

当然有多种逻辑组合，在此仅对一种逻辑组合结合本发明的控制方法流程加以说明。

请结合参照图3，执行步骤S1，选定初始状态，本实施例中的初始状态：CPU散热器风扇4、系统风扇5及电源风扇6全部低转为初始状态，即计算机系统噪音值最小；

执行步骤S2，选定CPU散热器风扇4为全控风扇，因其为最大的噪音源，而系统风扇5及电源风扇6为半控风扇；

执行步骤S3，传感器1感测CPU 3内部温度T，产生PWM控制信号传给控制芯片2，该PWM控制信号用来表示温度T；

执行步骤S4，控制芯片2根据输入的PWM控制信号产生3组控制信号。其中，第一组输出给CPU散热器风扇4两个电压V1、V2；第二组输出给系统风扇5两个电压V4、V5；第三组输出给电源风扇6两个电压V6、V7。

执行步骤S5、S6，并根据温度T的变化，执行步骤6)同时可重复步骤S3-S5。

为描述方便，本实例中温度T由低到高变化，依次经历T1-T2、T2-T3、T3-T4及T4-T5等温度段，其控制状态变化如下：

当CPU 3的温度T为T1＜T＜T2时，V1、V2、V4、V5、V6、V7分别设置为高电平，此时三个风扇均低转速；

当CPU 3的温度T为T2＜T＜T3时，V1、V2、V4、V5分别输出高电平，此时CPU散热器风扇4、系统风扇5均低转速，而此时输出给电源风扇6的电平V6、V7为低，启动电源风扇6的温控电路，此时，电源风扇6为温控风扇；

当CPU温度T为T3＜T＜T4时，V1、V2分别输出高电平，此时CPU散热器风扇4低转速，而此时输出给电源风扇6的电平V6为低、V7为高，电源风扇6的温控电路切断，但是转速变为高转速。输出给系统风扇5的V4、V5为低，启动系统风扇5的温控电路，此时系统风扇5为温控风扇；

当CPU温度T为T4＜T＜T5时，V1、V2分别输出低电平，开启温控CPU散热器风扇4的温控电路，该CPU散热器风扇4通过接收控制芯片2的V3输出的PWM控制信号，对温控进行控制。而此时输出给系统风扇5的电平V4为低、V5为高，系统风扇5的温控电路切断，转速变为高转速，CPU散热器风扇4为温控风扇；

当CPU温度T为T＞T5时，V1、V4、V6分别输出低电平，V2、V5、V7分别为高电平，此时三颗风扇均切断温控电路，保持高转速。

在本实施例中控制芯片2只控制半控风扇的启动、关闭温控电路，其温控由自身独立控制，即系统风扇5及电源风扇6有独立的温控电路，该部分技术为公知技术，在此不进行说明。

全控风扇即CPU散热器风扇4的温控电路的启动、关闭及温控都通过控制芯片2进行控制。

图4是本发明另一实施例多段温控风扇的控制原理图，与第一实施例区别在于：该实施例中的温控风扇的转速可有3种调整状态：高转、中转及低转。该实施例的控制原理及控制方法流程与第一实施例相同，其逻辑控制与第一实施例相似，在此不再赘述。该实施例中的温控次序请参考表2：

              表2第二实施例的温控次序表

温度段	电源风扇6	系统风扇5	CPU散热器风扇4
				(1)	低转	低转	低转
(2)	第一段温控	低转	低转
				(3)	中转	第一段温控	低转
(4)	中转	中转	第一段温控
				(5)	第二段温控	中转	中转
(6)	高转	第二段温控	中转
				(7)	高转	高转	第二段温控
(8)	高转	高转	高转

综上所述，本发明多段温控风扇的控制方法及其电路，以最小噪音值为初始状态，利用所选定的一个全控风扇，实现对所有风扇进行统一控制，使同一时间最多开启一个风扇的一段温控，其它风扇保持原定转速。这样，本发明的任一时刻都是确定的温控状态。这样可以使散热、噪音、耗电的达到优化状态。

Claims (16)

1.一种多段温控风扇的控制方法，其特征在于：该控制方法包括以下步骤：

1)选定噪音值最小状态为初始状态；

2)选定其中一个风扇为全控风扇，其余为半控风扇；

3)利用温度感测元件感测全控风扇的相应温控参考温度T，并产生代表温度T的PWM控制信号；

4)控制芯片根据PWM控制信号产生多路控制信号，并输出给与之对应的风扇；

5)根据每个温度段内最多启动一个风扇温控，且按照随温度段温度的升高，温控风扇按照对噪音影响由小到大的顺序进行排列，利用控制信号的逻辑组合，使其在一定温控参考温度T下，启动相应风扇的温控，其余风扇保持之前的转速；

6)关闭步骤5)所述的温控，其相应风扇的转速调整到相应状态；及

7)根据温度T的变化，执行步骤6)的同时，重复步骤3)-5)。

2.如权利要求1所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：步骤2)中的全控风扇为最大噪音源。

3.如权利要求1所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：步骤4)中每路控制信号由一个电压组构成。

4.如权利要求3所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：每个电压组包括两个电压。

5.如权利要求4所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：步骤1)中初始状态时，每个电压组的电压都设置为高电平。

6.如权利要求5所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：步骤5)中，风扇的温控启动时，所对应电压组中的电压都设置为低电平，其他电压保持不变。

7.如权利要求6所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：步骤6)中，风扇的温控关闭时，所对应电压组中的电压设置为一个低电平和一个高电平。

8.如权利要求1所述的多段温控风扇的控制方法，其特征在于：步骤5)中启动全控风扇温控时，全控风扇还可通过控制芯片接收PWM控制信号控制其温控。

9.一种多段温控风扇的控制电路，包括：

多个温控风扇，其中一个为全控风扇，其余为半控风扇；

传感器，感测全控风扇的相应温控参考温度T，输出代表温度T的PWM控制信号；

控制芯片，与传感器相连并接收PWM控制信号，根据PWM控制信号产生多路控制信号，输出给与之对应的风扇；

其中选定噪音值最小状态为初始状态；根据每个温度段内最多启动一个风扇温控且按照随温度段温度的升高，温控风扇按照对噪音影响由小到大的顺序进行排列，利用控制信号的逻辑组合，使其在一定温控参考温度T下，启动相应风扇的温控，其余风扇保持之前的转速；在关闭所述的温控时，其相应风扇的转速调整到相应状态；以及，根据温度T的变化重复相应控制。

10.如权利要求9所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：全控风扇为最大噪音源，其温控利用PWM控制信号进行控制。

11.如权利要求9所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：半控风扇的温控由自身独立控制。

12.如权利要求9所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：控制芯片产生的每路控制信号由一个电压组构成。

13.如权利要求12所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：每个电压组包括两个电压。

14.如权利要求13所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：该控制电路的初始状态时，每个电压组的电压都设置为高电平。

15.如权利要求14所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：风扇的温控启动时，其所对应电压组中的电压都设置为低电平，其他电压保持不变。

16.如权利要求15所述的多段温控风扇的控制电路，其特征在于：风扇的温控关闭时，所对应电压组中的电压一个设置为低电平，另一个设置为高电平。

Images