CN1297860C - 马达转速控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于风扇的马达转速控制装置，该马达转速控制装置包括一由霍尔感应集成电路与驱动集成电路所构成的驱动组件、一温控传感器以及一电连接于该驱动组件和温控传感器的控制电路。本发明利用该温控传感器及简单的控制电路，以达到不同温度范围的风扇转速控制，并可稳定有效控制风扇的变速情形。

Description

马达转速控制装置

技术领域

本发明是有关于一种马达转速控制装置，尤其有关于一种应用于直流风扇的马达转速控制装置，以达到温控变速的目的。

背景技术

一般的电子产品(如计算机)为避免受到大气中的灰尘沾染，多半会将电子组件置于较封闭的壳体中。然而，由于电子组件在运作时会产生高温，若一直持续处于高温状态下，将容易导致电子组件损耗而减短其寿命。因此，为避免电子组件发生故障，一般会设置散热风扇于其中，以便将内部所产生的热散逸至外界。

当计算机等电子产品处于高负载的情况时，传统所使用的定速风扇会以全速运转。然而，当计算机处于非高负载的情况时，传统所使用的定速风扇仍然维持于全速运转的状态，此不仅会产生很大的噪音，亦会减短风扇的使用寿命。因此，为改善此问题，后续又发展出另一种控制风扇转速的方式，如图1所示，当计算机等电子产品处于非高负载的情况时，其内部温度亦低，于是利用热敏电阻器(thermistor)RTH来感测温度的变化，随着温度的高低而改变其电阻值，以调整电源输入的电压及电流，再输出一信号至驱动电路IC，该驱动电路IC会输出一脉波宽调变(pulse width modulation，PWM)讯号，再输出至晶体管TR，借由PWM讯号的波宽比(duty cycle)变化，使晶体管TR的开关间隔随之变化，因而使马达的平均电流发生变化，因此可借由改变PWM讯号的波宽比来控制风扇马达的转速。其控制原理如图2所示，以供应电压Vcc为12V来说，由热敏电阻器RTH侦测温度而对应产生一电压VTH，而基准电压V0是用以控制风扇的低转速，借由比较PWM的振荡电压与基准电压V0来决定最低驱动的波宽比；由低转速至高转速的阶段，则借由比较PWM的振荡电压与电压VTH作波宽调变的控制；在超过一特定温度时风扇以全速运转。当内部温度升高时，热敏电阻器RTH会降低其电阻值，使电流流量增大而提高风扇转速以迅速散逸内部所产生的热而维持系统的正常功能。当温度降低时，借由热敏电阻器RTH的电阻值增加而降低电流量的供给，使风扇转速降低并减少不必要的噪音。

然而，由于晶体管TR的工作区域内的VCE端(请参阅图1)会产生压降，且晶体管所消耗的功率亦大而容易发热。再者，一旦风扇马达消耗功率过大或输入电源电压过低时，该热敏电阻器RTH会无法正常作用，反而造成大量的发热，使计算机系统内部温度更加提高。

发明内容

本发明的主要目的是在于提供一种应用于风扇的马达转速控制装置，以有效控制风扇在不同转速的运转情形。

本发明的另一目的是在于提供一种应用于风扇的马达转速控制装置，其利用温控传感器(thermistor)及简单的外部电路，以达到不同温度范围的风扇转速控制。

本发明的再另一目的是在于提供一种应用于风扇的马达转速控制装置，其可稳定控制风扇低速时的转速。

本发明的更另一目的是在于提供一种应用于风扇的马达转速控制装置，其可轻易控制风扇低速转折的温度点。

根据本发明的一构想，该马达转速控制装置包括一温控传感器，用以感测该风扇的周围温度；一驱动组件，根据该温控传感器所感测的温度，以驱动该风扇至一特定转速；以及一控制组件，电连接于该驱动组件和该温控传感器，用以调整通过该温控传感器的一第一电压，以改变风扇变速的速率及温度范围。

其中，该温控传感器较佳为一热敏电阻器。而该驱动组件更包括一霍尔感应集成电路和一驱动集成电路。

较佳地，该控制组件为一开关电路，其是由一比较器、一晶体管及两个电阻器所构成，其中该开关电路的一电阻器与该温控传感器并联，使得该第一电压迅速下降至小于该驱动组件的参考电压，以开启该晶体管，而缩小该风扇达到全速的温度范围。

或者，该控制组件为一电阻器，串联于该温控传感器，借由改变该电阻器的电阻值，使得该第一电压的变化量减少，而控制该风扇达到全速的温度范围。

更或者，该控制电路为一减法电路，其是由一比较器及至少四个电阻器所构成。其中借由该减法电路中的三个电阻器所形成的一第二电压，以调整输出至该驱动组件的一第三电压，而缩小该风扇达到全速的温度范围。

又或者，该控制电路包括一除法电路、一比较电路和一输出电路。其中当该第一电压大于该驱动组件的参考电压时，该输出电路输出一与该参考电压相同电压值的电压至该驱动组件，以维持该风扇于低速运转；当该第一电压小于该驱动组件的参考电压时，借由该除法电路以1/N倍的速度减少输出至该驱动组件的电压，以使该风扇快速达到全速运转的状态。

附图说明

图1是显示习知风扇控制电路的示意图。

图2是说明习知风扇控制电路的控制原理。

图3A是显示本案的马达转速控制装置的第一较佳实施例的示意图。

图3B是显示本案的马达转速控制装置的第一较佳实施例中温度与风扇转速之间的变化关系图。

图4A是显示本案的马达转速控制装置的第二较佳实施例的示意图。

图4B是显示本案的马达转速控制装置的第二较佳实施例中温度与风扇转速之间的变化关系图。

图5A是显示本案的马达转速控制装置的第三较佳实施例的示意图。

图5B是显示本案的马达转速控制装置的第三较佳实施例中温度与风扇转速之间的变化关系图。

图6是显示本案的马达转速控制装置的第四较佳实施例的示意图。

符号说明：

IC：驱动电路                      RTH：热敏电阻器

TR：晶体管                        IC1：驱动集成电路

IC2：霍尔感应集成电路             RTH：温控传感器

31：开关电路                      TR1：晶体管

R0，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11：电阻器

51：减法电路

61：除法电路

62：比较电路

63：输出电路

具体实施方式

为使本发明的上述及其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式做详细说明。

请参阅图3A，其为本发明的马达转速控制装置的第一较佳实施例的示意图。当电源导通后，借由马达的绕组线圈与磁环互相感应作用后以驱使风扇的扇叶开始转动，此时借由一霍尔感应集成电路IC2感应风扇绕组线圈与磁环之间的磁场变化电波。随后，该霍尔感应集成电路IC2输出两正和负电压至一驱动集成电路IC1。因此，借由该驱动集成电路IC1与该霍尔感应集成电路IC2所构成的驱动组件而驱使风扇运转，并发出回馈的周期时脉信号。

另外，该驱动组件再接上一温控传感器(或热敏电阻器)RTH及一开关电路，其中该开关电路31是由一比较器、一晶体管TR1及两个电阻器R0和R5所构成(即图3A中的虚线方块所示)。借由温控传感器RTH在不同温度下电阻值亦改变的特性，使该温控传感器RTH与该电阻器R3所形成的第一电压V1亦随温度变化而改变，其与该电阻器R1和R2所形成的第二电压或称参考电压V2经比较器运算后，使得所输出的第三电压V3产生变化，该晶体管TR1导通的电流亦产生变化，则风扇转速亦跟着改变，而达到温控变速的目的。

从图3B可看出于该驱动集成电路IC1连接该开关电路前后的温度与风扇转速间的变化斜率关系。在未加该开关电路时，自温度T1至温度T2之间的变化斜率为A，当加上该开关电路时，该电阻器R5与温控传感器RTH并联，该第一电压V1快速下降，使得该参考电压V2大于该第一电压V1，该晶体管TR1变成开启状态(ON)，其可缩短可变速的温度范围(自温度T1至温度T3)，其变化斜率B大于未加开关电路时的变化斜率A，使得风扇的转速可由低速S1至高速S2作极线性的上升。因此，借由控制该第一电压V1，以缩短可变速的温度范围。

接着，请参阅图4A，其说明本案的马达转速控制装置的第二较佳实施例。此实施例的详细电路和控制原理与上述的第一实施例类似，而两者的差异在于此实施例是将一电阻器R4串联于该温控传感器RTH，以取代第一实施例的开关电路。

如图4B所示，可从此图看出于串联该电阻器R4前后的温度与风扇转速间的变化斜率关系。在未串联该电阻器R4之前，自温度T1至温度T2之间的变化斜率为A，在该温控传感器RTH串接该电阻器R4之后，该第一电压V1的变化量减少，因此，借由控制该电阻器R4的电阻值大小可控制温度T2至T3之间的范围，而形成较小值的变化斜率C。

另外，请参阅图5A，其显示本案的马达转速控制装置的第三较佳实施例。此实施例的详细电路和控制原理与上述的第一实施例类似，而两者的差异在于此实施例是利用一减法电路51以取代第一较佳实施例的开关电路。该减法电路51是由一比较器及六个电阻器R6，R7，R8，R9，R10，R11所构成，即图5A中的虚线方块所示。

如图5B所示，当电阻器R6，R7，R8，R11的电阻值相等时，该电压V5等于该第一电压V1减去该电压V4。因此，可借由调整第电压V4的电压值，可缩小风扇达到全速的温度范围，亦即其变化斜率由A变成较大值的斜率D。

最后，请参阅图6，其是显示本案的马达转速控制装置的第四较佳实施例。此实施例的详细电路和控制原理与上述的第一实施例类似，而两者的差异在于此实施例是利用一除法电路61、一比较电路62和一输出电路63以取代第一较佳实施例的开关电路。

当该第二电压或参考电压V2小于该第一电压V1时，该输出电路63输出一与该第二电压V2相同的电压值至该驱动集成电路IC1，以维持风扇于低转速状态。当该第二电压V2大于第一电压V1时，输出至该驱动集成电路IC1的电压经由该除法电路61而开始以1/N倍的方式减少，以利快速达到全速所需的电压值(Vcc×16％)。借由此方式，可稳定控制风扇的低转速状态。

综合上面所述，本发明的马达转速控制装置可应用于直流风扇，以有效稳定控制风扇在不同转速(由低转速至全速)的运转情形，并达到于不同温度范围内的风扇转速控制。

Claims (10)

1.一种应用于风扇的马达转速控制装置，其包括：

一温控传感器，用以感测该风扇的周围温度；

一驱动组件，根据该温控传感器所感测的温度，以驱动该风扇至一特定转速；以及

一控制组件，电连接于该驱动组件和该温控传感器，用以调整通过该温控传感器的一第一电压，以改变风扇变速的速率及温度范围。

2.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，其中该温控传感器为一热敏电阻器。

3.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，其中该驱动组件包括一霍尔感应集成电路和一驱动集成电路。

4.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，其中该控制组件为一开关电路，是由一比较器、一晶体管及两个电阻器所构成，其中该开关电路的一电阻器与该温控传感器并联，使得该第一电压迅速下降至小于该驱动组件的参考电压，以开启该晶体管，而缩小该风扇达到全速的温度范围。

5.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，其中该控制组件为一电阻器，串联于该温控传感器，借由改变该电阻器的电阻值，使得该第一电压的变化量减少，而控制该风扇达到全速的温度范围。

6.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，其中该控制组件为一减法电路，是由一比较器及至少四个电阻器所构成，其中借由该减法电路中的三个电阻器所形成的一第二电压，以调整输出至该驱动组件的一第三电压，而缩小该风扇达到全速的温度范围。

7.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，其中该控制组件包括一除法电路、一比较电路和一输出电路，当该第一电压大于该驱动组件的参考电压时，该输出电路输出一与该参考电压相同电压值的电压至该驱动组件，以维持该风扇于低速运转；当该第一电压小于该驱动组件的参考电压时，借由该除法电路以1/N倍的速度减少输出至该驱动组件的电压，以使该风扇快速达到全速运转的状态。

8.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，

其中该控制组件为一开关电路，该开关电路的一电阻器与该温度传感器并联，使得该第一电压迅速下降至小于该驱动组件的一参考电压，以缩小该风扇达到全速的温度范围。

9.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，

其中该控制组件为一减法电路，借由该减法电路中的三个电阻器所形成的一第二电压以调整该第一电压的电压值，而缩小该风扇达到全速的温度范围。

10.根据权利要求1所述的马达转速控制装置，

其中当该第一电压大于该驱动组件的参考电压时，该控制组件会输出一与该参考电压相同电压值的电压至该驱动组件，以维持该风扇于低速运转；当该第一电压小于该驱动组件的参考电压时，借由该控制组件以1/N倍的速度减少输出至该驱动组件的电压，以使该风扇快速达到全速运转的状态。

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