CN1584604A - 马达转速检测装置与控制方法 - Google Patents

Abstract

一种马达转速检测装置与方法，装置包含：第一、第二、第三输入端；一转速输出组件，电连接于第一接脚与第二接脚，相应马达的转速持续输出转速信号；以及转速输出端，电连接于转速输出组件与系统间，输出转速信号至系统。控制方法包括：设定马达第一预设转速以及对应出相对于第一频率转速脉冲宽度调变信号的第一频率，其为第一预设转速的倍频；对马达进行一学习程序，系统依序输入固定于一测试频率但工作周期不同的脉冲宽度调变信号至马达并依序记录其转速，以完成工作周期相对于转速的对照表；及根据第一预设转速及对照表对应出第一工作周期，系统输出一固定于第一频率与第一工作周期的脉冲宽度调变信号至马达，使马达以第一预设转速运转。

Description

马达转速检测装置与控制方法

技术领域

本发明涉及一种马达转速检测装置与控制方法，特别涉及一种应用于可携式电脑的马达转速检测装置与控制方法。

背景技术

由于元件集成度与日俱增，散热是现今所有电子装置的重大课题，以可携式电脑为例，内部高速运行的集成电路芯片所产生的热量，如未能有效予以散热，则会严重影响系统的稳定性，其中散热风扇是为可携式电脑中应用最多且不可或缺的主动散热元件。请参见图1，其是可被一脉冲宽度调变(PWM)信号所控制的习用散热风扇功能方框示意图，其主要由风扇马达10与转速输出组件11所构成，当系统于风扇马达10的第一端101(电源端)与第二端102(接地端)间提供一脉冲宽度调变信号(如图2(a)所示)时，该风扇马达10的转速便相应该脉冲宽度调变信号所频率与工作周期(duty cycle)来改变其转速，而转速输出组件11则相应该风扇马达10的转速而输出一方波信号(如图2(b)所示)，而该方波信号的频率是与该转速成正比。而由图中可清楚看出，由于电路架构的配置，转速输出组件11的电力也为该脉冲宽度调变信号所提供，因此仅能于该脉冲宽度调变信号处于高态时输出该方波信号，因此无法全程监控散热风扇的转速变化，这对于相应风扇转速与环境稳定来改变该脉冲宽度调变信号工作周期的系统而言，将因监控时间不固定而产生误差，严重影响系统对于风扇转速的精密控制，进而无法于散热效率与风扇噪音、消耗能量间达到平衡。

发明内容

本发明的马达是提供一种能持续输出转速信号而可全程监控散热风扇的转速变化的马达转速检测装置和控制方法。

根据本发明一方面的马达转速检测装置，用于以一脉冲宽度调变信号进行转速控制的一马达上与一系统间，其包括：一第一输入端与一第二输入端，该输入端固定电连接至一固定电压源与接地点，用于持续输入电力；一第三输入端，电连接至该马达与该系统间，该输入端用于接收由该系统发出的该脉冲宽度调变信号，进而控制该马达的转速；一转速输出组件，电连接于该第一接脚与一第二接脚，其相应该马达的旋转速度而持续输出一转速信号；以及一转速输出端，电连接至该转速输出组件与该系统间，其将该转速信号输出至该系统。

根据本发明的上述构想，该马达转速检测装置所应用的该马达与该系统分别为一散热风扇与应用可携式电脑。

根据本发明另一方面的一种马达转速控制方法，应用于一马达上与一系统间，该系统输出一频率与工作周期皆可变化的脉冲宽度调变信号至该马达以控制其转速，其包括以下步骤：设定该马达的一第一预设转速以及对应出相对于该第一预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第一频率，该第一频率为该第一预设转速的倍频；对该马达进行一学习程序，该系统依序输入固定于一测试频率但工作周期不同的脉冲宽度调变信号至马达并依序记录其转速，进而完成一工作周期相对于转速的对照表；以及根据该第一预设转速以及该对照表而对应出一第一工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与第一工作周期的脉冲宽度调变信号至该马达，进而使该马达以该第一预设转速进行运转。

根据本发明的上述构想，该马达转速控制方法中该测试频率不等于该第一频率以及该第一频率的倍频。

根据本发明的上述构想，该马达转速控制方法还包括下列步骤：设定该马达的一第二预设转速以及对应出相对于该第二预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第二频率，该第二频率为该第二预设转速的倍频；以及根据该第二预设转速与该对照表而对应出一第二工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与该第二工作周期的脉冲宽度调变信号至该马达，进而使该马达以该第二预设转速进行运转。

根据本发明的上述构想，该马达转速控制方法中该测试频率不等于该第二频率以及该第二频率的倍频。

根据本发明的上述构想，该马达转速控制方法于该学习程序中，该系统依序输入固定于一测试频率但工作周期由100％往下递减变化4％的脉冲宽度调变信号至该马达并依序记录其转速，进而完成该工作周期相对于转速的对照表。

根据本发明的上述构想，该马达转速控制方法所应用的该马达与该系统是分别为一散热风扇马达与一可携式电脑。

根据本发明的上述构想，该马达转速控制方法中该马达的转速是由一马达转速检测装置输出，该装置包括：一第一输入端与一第二输入端，该输入端是固定电连接至一固定电压源与接地点，用于持续输入电力；一第三输入端，电连接至该马达与该系统间，该输入端是用于接收由该系统所发出的该脉冲宽度调变信号，进二控制该马达的转速；一转速输出组件，电连接于该第一接脚与一第二接脚，其相应该马达的旋转速度而持续输出一转速信号；以及一转速输出端，电连接至该转速输出组件与该系统间，其是将该转速信号输出至该系统。

根据本发明又一方面的一种芯片散热装置，用于一系统中的一芯片上，该装置包括：一散热片，接触于该芯片表面，用于增强该芯片的散热效率；一散热风扇，其受一脉冲宽度调变信号的驱动而运转，用于加速该散热片周围空气的流动；一第一输入端与一第二输入端，该输入端是固定电连接至一固定电压源与接地点，用于持续输入电力；一第三输入端，电连接至该散热风扇与该系统间，该输入端用于接收由该系统所发出的该脉冲宽度调变信号，进而控制该散热风扇的转速；一转速输出组件，电连接于该第一接脚与一第二接脚，其相应该散热风扇的旋转速度而持续输出一转速信号；以及一转速输出端，电连接至该转速输出组件与该系统间，其是将该转速信号输出至该系统。

根据本发明的上述构想，该芯片散热装置所应用的该系统是为一可携式电脑。

根据本发明的上述构想，该芯片散热装置中其散热风扇转速控制方法包括以下步骤：设定该散热风扇的一第一预设转速以及对应出相对于该第一预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第一频率，该第一频率为该第一预设转速的倍频；对该散热风扇进行一学习程序，该系统依序输入固定于一检测频率但工作周期不同的脉冲宽度调变信号至该散热风扇并依序记录其转速，进而完成一工作周期相对于转速的对照表；以及根据该第一预设转速以及该对照表而对应出一第一工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与该第一工作周期的脉冲宽度调变信号至该散热风扇，进而使该散热风扇以该第一预设转速进行运转。

根据本发明的上述构想，该测试频率不等于该第一频率以及该第一频率的倍频。

根据本发明的上述构想，其中该散热风扇转速控制方法还包括下列步骤：设定该散热风扇的一第二预设转速以及对应出相对于该第二预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第二频率，该第二频率为该第二预设转速的倍频；以及根据该第二预设转速与该对照表二对应出一第二工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与该第二工作周期的脉冲宽度调变信号至该散热风扇，进而使该散热风扇以该第二预设转速进行运转，而其中该测试频率不等于该第二频率以及该第二频率的倍频。

根据本发明的上述构想，本发明的芯片散热装置的该学习程序中，该系统依序输入固定于一测试频率但工作周期由100％往下递减变化4％的脉冲宽度调变信号至该散热风扇并依序记录其转速，进而完成该工作周期相对于转速的对照表。

采用本发明的上述方案，系统可对风扇转速的精密控制，进而可提高散热效率、减小噪音和能量消耗。

为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。

附图说明

图1是可被一脉冲宽度调变信号所控制的习用散热风扇功能方框示意图；

图2(a)(b)是脉冲宽度调变信号与习用转速输出组件所输出方波信号的示意图；

图3是本发明的对于可由一脉冲宽度调变信号所控制的散热风扇组件所输出方波信号的示意图；

图4(a)(b)是脉冲宽度调变信号与本发明的转速输出组件所输出方波信号的示意图；

图5是本发明对于散热风扇所发展出的一转速控制方法的较佳实施例的步骤流程示意图；

图6是本发明的转速控制方法中所获得的一工作周期百分比相对于转速的对照表；

图7是本发明的转速控制方法中所获得的预设转速所对应出该脉冲宽度调变信号的操作频率与工作周期百分比结果列表；

图8是将本发明实施例装置建构出一芯片散热装置的构造示意图；

图9是将芯片散热装置设置于可携式电脑中的应用实例的方框示意图。

具体实施方式

请参见图3，其是本发明对于可由一脉冲宽度调变信号所控制的散热风扇所发展出的一较佳实施例的功能方框示意图，其主要由风扇马达31与转速输出组件32所构成，而为能消除习用装置无法持续输出转速信号的缺失，本实施例特别将第一输入端331与第二输入端332固定电连接至一固定电压源Vcc与接地点，用于对转速输出组件32持续提高电力，而另由一第三输入端333来接收由该系统30所发出的脉冲宽度调变信号(如图4(a)所示)，进而控制该风扇马达31的转速。这样，转速输出组件32便可相应马达的旋转速度而利用转速输出端334持续输出一转速信号(如图4(b)所示)至系统30，进而实现全程监控散热风扇的转速变化，以便系统30对于风扇转速的精密控制。

请再参见图5，其是本发明对于上述散热风扇所发展出的一转速控制方法的较佳实施例的步骤流程示意图，其可应用于一可携式电脑的开机程序中，借以相应该散热风扇的状态而建立一对照表，进而达到精密控制风扇转速的目的。首先，根据实际需求的取舍(当风扇的转速高时，其散热能力佳但噪音大，反之则散热能量差但噪音小)，可先决定预设的转速以及对应出相对于该预设转速的该脉冲宽度调变信号的频率，以本例而言，将风扇的转速设定于每分钟5500转、每分钟5000转、每分钟4500转以及每分钟4000转等四种状态下运转，其换算成频率则为(5500/60)赫兹、(5000/60)赫兹、(4500/60)赫兹以及(4000/60)赫兹，因此相对于该预设转速的该脉冲宽度调变信号的各频率则分别为(5500/60)赫兹、(5000/60)赫兹、(4500/60)赫兹以及(4000/60)赫兹的倍频。

随后进行一学习程序，于学习程序的开始前需先设定一测试频率，而该测试频率的选择要求是为尽量避开上述四个预设转速频率值以及该频率的倍频值。以本例而言，将测试频率设为233赫兹，于是系统30便对风扇马达31发出一频率为233赫兹的脉冲宽度调变信号来进行学习程序，而固定频率的脉冲宽度调变信号便从100％的工作周期开始依序向下递减，进而依序记录出如图6所示的一工作周期百分比相对于转速的对照表，由于每个风扇的性能皆有差异，因此每个风扇的对照表皆可能有所不同(本例是分别对六个风扇进行测试)。在得出该对照表后，再根据对照表而分别就该预设转速(5500转、5000转、4500转以及4000转)来对应建立出(如利用内插法)所需的工作周期百分比，本例的结果如图7所示(数值已转成16进位)，但此刻还须注意，即分别从(5500/60)赫兹、(5000/60)赫兹、(4500/60)赫兹以及(4000/60)赫兹的倍频中选出适当的脉冲宽度调变信号频率，如图7所示可清楚看出，四个风扇转速(5500转、5000转、4500转以及4000转)是分别对应至366赫兹、333赫兹、300赫兹以及266赫兹，这样，适当地控制脉冲宽度调变信号的操作频率与工作周期百分比，将可把风扇转速锁定至精确的转速上运行。举例而言，如欲控制编号一的风扇马达的转速与每分钟5000转时，根据图6与图7所示的对照表可清楚算出，系统是输出一操作频率为333赫兹(333＝4×5000/6)与80％至76％(最佳值可用内插法推出)间的工作周期百分比的脉冲宽度调变信号，便可轻易地将编号一的风扇马达的转速锁定于每分钟5000转，进而达到精确控制转速的效果。

再请参见图8，其是将本发明实施例装置建构出一芯片散热装置的构造示意图，其中散热片80是接触于芯片(图中未示出)表面，用于增强该芯片的散热效率，而散热风扇81，则受一脉冲宽度调变信号的驱动而进行运转，用于加速该散热片周围空气的流动并由出风口82送出，而本芯片散热装置是具有四输出端(第一输入端831、第二输入端832、第三输入端833以及转速输出端834)，而具有固定电源的转速输出组件(图中未示出，但如图3所示)便可持续且精确地提供转速信号至系统，用于进行如上述的转速控制方法。

请再参见图9，其是将芯片散热装置设置于可携式电脑中的应用实例方框示意图，其中编号NS591的控制器90可完成上述系统30的功能，由其编号176的接脚来接收转速输出端834所持续输出的转速信号，而编号84的接脚则用来相应温度与转速来以编号32的接脚发出一脉冲宽度调变信号，至于该脉冲宽度调变信号的操作频率与工作周期百分比便可根据已经储存于编号NS591的控制器90或基本输入输出系统(BIOS)91中，如图7的数据来进行设定。至于图5所示的学习方法步骤也可分别可由编号NS591的控制器90或基本输入输出系统91或是两者共同来完成，在此不予赘述。

Claims (12)

1.一种马达转速检测装置，用于以一脉冲宽度调变信号进行转速控制的一马达与一系统间，其包括：

一第一输入端与一第二输入端，该输入端固定电连接至一固定电压源与接地点，用于持续输入电力；

一第三输入端，电连接至该马达与该系统间，该输入端用于接收由该系统发出的该脉冲宽度调变信号，进而控制该马达的转速；

一转速输出组件，电连接于该第一接脚与一第二接脚，其相应该马达的旋转速度而持续输出一转速信号；以及

一转速输出端，电连接至该转速输出组件与该系统间，其将该转速信号输出至该系统。

2.如权利要求1所述的马达转速检测装置，其特征在于，其所应用的该马达与该系统是分别为一散热风扇马达与一可携式电脑。

3.一种马达转速控制方法，用于一马达上与一系统间，该系统输出一频率与工作周期皆可变化的脉冲宽度调变信号至该马达以控制其转速，其包含下列步骤：

设定该马达的一第一预设转速以及对应出相对于该第一预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第一频率，该第一频率为该第一预设转速的倍频；

对该马达进行一学习程序，该系统依序输入固定于一测试频率但工作周期不同的脉冲宽度调变信号至马达并依序记录其转速，进而完成一工作周期相对于转速的对照表；以及

根据该第一预设转速以及该对照表而对应出一第一工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与第一工作周期的脉冲宽度调变信号至该马达，进而使该马达以该第一预设转速进行运转。

4.如权利要求3所述的马达转速控制方法，其特征在于，该测试频率不等于该第一频率以及该第一频率的倍频。

5.如权利要求3所述的马达转速控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设定该马达的一第二预设转速以及对应出相对于该第二预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第二频率，该第二频率为该第二预设转速的倍频；以及

根据该第二预设转速与该对照表而对应出一第二工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与该第二工作周期的脉冲宽度调变信号至该马达，进而使该马达以该第二预设转速进行运转，其中该测试频率不等于该第二频率以及该第二频率的倍频。

6.如权利要求3所述的马达转速控制方法，其特征在于，该学习程序中，该系统依序输入固定于一测试频率但工作周期由100％往下递减变化4％的脉冲宽度调变信号至该马达并依序记录其转速，进而完成该工作周期相对于转速的对照表。

7.如权利要求3所述的马达转速控制方法，其特征在于，所应用的该马达与该系统是分别为一散热风扇马达与一可携式电脑。

8.如权利要求3所述的马达转速控制方法，其特征在于，该马达的转速是由一马达转速检测装置输出，该装置包括：

一第一输入端与一第二输入端，该输入端是固定电连接至一固定电压源与接地点，用于持续输入电力；

一第三输入端，电连接至该马达与该系统间，该输入端是用于接收由该系统所发出的该脉冲宽度调变信号，进二控制该马达的转速；

一转速输出组件，电连接于该第一接脚与一第二接脚，其相应该马达的旋转速度而持续输出一转速信号；以及

一转速输出端，电连接至该转速输出组件与该系统间，其是将该转速信号输出至该系统。

9.一种芯片散热装置，用于一系统中的一芯片上，该装置包括：

一散热片，接触于该芯片表面，用于增强该芯片的散热效率；

一散热风扇，其受一脉冲宽度调变信号的驱动而运转，用于加速该散热片周围空气的流动；

一第一输入端与一第二输入端，该输入端是固定电连接至一固定电压源与接地点，用于持续输入电力；

一第三输入端，电连接至该散热风扇与该系统间，该输入端用于接收由该系统所发出的该脉冲宽度调变信号，进而控制该散热风扇的转速；

一转速输出组件，电连接于该第一接脚与一第二接脚，其相应该散热风扇的旋转速度而持续输出一转速信号；以及

一转速输出端，电连接至该转速输出组件与该系统间，其是将该转速信号输出至该系统。

10.如权利要求9所述的芯片散热装置，其特征在于，其所应用的该系统是为一可携式电脑。

11.如权利要求9所述的芯片散热装置，其特征在于，其散热风扇转速控制方法包括以下步骤：

设定该散热风扇的一第一预设转速以及对应出相对于该第一预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第一频率，该第一频率为该第一预设转速的倍频；

对该散热风扇进行一学习程序，该系统依序输入固定于一检测频率但工作周期不同的脉冲宽度调变信号至该散热风扇并依序记录其转速，进而完成一工作周期相对于转速的对照表；以及

根据该第一预设转速以及该对照表而对应出一第一工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与该第一工作周期的脉冲宽度调变信号至该散热风扇，进而使该散热风扇以该第一预设转速进行运转；

设定该散热风扇的一第二预设转速以及对应出相对于该第二预设转速的该脉冲宽度调变信号的一第二频率，该第二频率为该第二预设转速的倍频；及/或

根据该第二预设转速与该对照表二对应出一第二工作周期，该系统便输出一固定于该第一频率与该第二工作周期的脉冲宽度调变信号至该散热风扇，进而使该散热风扇以该第二预设转速进行运转，其中：该测试频率不等于该第二频率以及该第二频率的倍频；及/或

与该学习程序中，该系统依序输入固定于一测试频率但工作周期由100％往下递减变化4％的脉冲宽度调变信号至该散热风扇并依序记录其转速，进而完成该工作周期相对于转速的对照表。

12.如权利要求9所述的芯片散热装置，其特征在于，该测试频率不等于该第一频率以及该第一频率的倍频。

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