CN1592082A - 风扇转速控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种风扇转速控制电路，包含一驱动电路、一分压电路及一转速调节器。驱动电路输出交变脉冲以激发一风扇电动机的线圈交互导通。分压电路包含一晶体管及多个电阻器，连接于电压源与驱动电路间，且由一晶体管及多个并联电阻器构成的转速调节器连接于分压电路及驱动电路间。在第一输入电压下风扇转速控制电路具有一第一电流路径，且在一大于第一输入电压的一第二输入电压下，因晶体管导通状态的变化而具有一第二电流路径，在第二路径下电流通过并联电阻而使驱动电路的导通量产生变化，以将风扇转速调整至一所需值。

Description

风扇转速控制电路
技术领域
本发明提供一种风扇转速控制电路，特别是一种在各个电压操作点下均能获得转速调节效果的风扇转速控制电路。
背景技术
图1A为显示现有散热风扇100控制的简略功能方块图。如图1A所示，散热风扇100电连接至直流电动机102，且一驱动电路104电连接至直流电动机102。驱动电路104的操作电压由一电压源106所提供，且驱动电路104会馈入一转动讯号以控制直流电动机102转动，此转动讯号通常为一电流讯号。散热风扇100受直流电动机102的带动而转动，一般而言，散热风扇100配置在直流电动机102上，故散热风扇100的转速即为直流电动机102的转速。
现有的风扇转速控制系统中，若不以外部控制的方式，也就是针对一固定的输入电压而言，唯一的方法就是改变直流电动机102的线圈绕阻，此方法对一操作者而言极为不便。换句话说，在一固定的电动机线圈绕阻中，具有如图1B所示的转速与电压关系。如图1B所示，直流电动机102的输入电压与其转速之间的关系是以一特性曲线表示，举例而言，当直流电动机102所接收的输入电压为5伏特(volt)时，直流电动机102运转的转速为4000转/分(rpm)；而当直流电动机102所接收的输入电压为3伏特(volt)时，直流电动机102运转的转速为2500转/分(rpm)；倘若，一使用者欲在输入电压4伏特时，要求电动机的转速需为3000转/分(rpm)，直流电动机102则无法达成。
由上述可知传统风扇电动机无法在一固定输入电压值下进一步变化其转速。因此，若能设计一种在任一输入电压下均能依需求变化在该电压下的风扇转速的控制电路，将可大幅增加应用上的弹性。
发明内容
因此，本发明的目的在提供一种风扇转速控制电路，其能在任一输入电压下均能依需求变化该电压下的风扇转速。
根据本发明，一种风扇转速控制电路包含一驱动电路、一分压电路及一转速调节器。驱动电路输出交变脉冲以激发一风扇电动机的线圈交互导通。分压电路包含一第一晶体管及多个电阻器，连接于电压源与驱动电路间，且由一第二晶体管及多个并联电阻器构成的转速调节器连接在分压电路及驱动电路间。在第一输入电压下风扇转速控制电路具有一第一电流路径，且在一大于第一输入电压的一第二输入电压下，因第一晶体管及第二晶体管的个别导通状态产生变化而具有一第二电流路径，在第二路径下电流通过并联电阻而使驱动电路的导通量可产生变化，藉此将风扇转速调整至一所需值。
另外本发明还提供一种风扇转速控制电路，所述风扇转速控制电路包含：
一驱动电路，输出交变脉冲以激发一风扇电动机的线圈交互导通；
一分压电路，包含一第一晶体管及多个电阻器，连接于一电压源与所述驱动电路间，及
一转速调节器，包含一第二晶体管及一可变电阻器，连接于所述分压电路及所述驱动电路间；
其中在所述电压源的一第一输入电压下所述风扇转速控制电路的电流行经一第一路径，且在一大于所述第一输入电压的一第二输入电压下，所述第一晶体管与所述第二晶体管的个别导通状态产生变化，使所述风扇转速控制电路的电流行经一第二路径，所述电流行经所述第二路径时通过所述可变电阻器，使所述驱动电路的导通量依所述可变电阻器的阻值产生变化，藉以调整风扇的转速至一需求值。
通过本发明利用分压电路与转速调节器的搭配，可利用阻值设计改变分压电路中的晶体管的导通或开路状态，使电流行经不同路径以变化电压对转速的特性线，同时再利用转速调节器使风扇驱动电路的导通量产生变化，而能获得在各个不同的电压操作点下将风扇转速调整至需求值的多段变速效果。
还有，转速调节器也可为一可变电阻器，同样可获得阻值可调以变化转速的效果。
附图说明
图1A为显示现有散热风扇控制的简略功能方块图。
图1B为显示一般风扇电动机的输入电压与转速的关系图。
图2为一电路区块图，显示本发明风扇转速控制电路的一实施例。
图3显示依本发明的风扇转速控制电路的具体电路组态。
图4为一输入电压与电动机转速的关系图，以显示本发明风扇转速控制电路的多段变速效果。
图5为一电路区块图，显示本发明转速调节器的配置变化例。
图6为一电路区块图，显示本发明风扇转速控制电路的另一实施例。
具体实施方式
图2为一电路区块图，显示本发明风扇转速控制电路10的一实施例。如图2所示，风扇转速控制电路10包含一分压电路12、驱动IC14及一转速调节器16。驱动IC14内部以逻辑电路为主体架构，其一输入端连接霍尔元件20，以触发驱动IC14的输出端输出交变脉冲，激发电动机的线圈18交互导通。
图3显示本发明风扇转速控制电路10具体电路组态的一例。如图3所示，分压电路12包括晶体管Q1及电阻R1至R4，转速调节器16由晶体管Q2及多个个电阻器所构成，例如图示的多个并联电阻器R5、R6及R7。驱动IC14内部具有H电桥及晶体管构成的逻辑电路，且霍尔元件20电连接驱动IC14的输入端IN，驱动IC14可藉由霍尔元件20侦测风扇的磁极变化，而由输出端输出驱动讯号至线圈18。
如图3所示，电阻R1连接于电压源VCC与晶体管Q1的栅极间，电阻R2连接于晶体管Q1的栅极与地面间，电阻R3连接于电压源VCC与晶体管Q1的漏极间，电阻R4连接于晶体管Q1的漏极与地面间。转速调节器16的晶体管Q2其栅极连接至晶体管Q1的漏极且同时经由电阻R4接地，且晶体管Q2的源极接地。电阻R1、R2及电阻R3、R4分别构成分压电路12的晶体管Q1及转速调节器16的晶体管Q2的分压电路，其阻值大小决定晶体管Q1及Q2的导通或开路状态。转速调节器16同时连接驱动IC14的接地端GND。
通过此一电路设计，本发明可以如下操作方式达到风扇多段变速效果。
首先当电压源VCC输入一电压值例如3伏特时，因电阻R1至R4大小设计使晶体管Q1不导通而晶体管Q2导通，此时电流路径为流经电压源VCC、驱动IC14、导通的晶体管Q2后，不经过多个并联电阻器R5、R6及R7而直接流入地面。接着，当提高电压源VCC的额定电压，例如当施加的额定电压达到5伏特时，原先电阻R1至R4大小的设计使此时晶体管Q1导通而晶体管Q2不导通，因此电流通路转为由电压源VCC经驱动IC14后，经过多个并联电阻R5、R6及R7再流入地面。
请参考图4，上述藉由晶体管导通状态变化而产生的不同电流通路，使风扇电动机能同时具有不同的电压对转速的特性线T1及T2，使风扇转速能在不同的电压对转速的特性线T1及T2间变化，而获得多段变速的效果。具体地说，当输入电压为3伏特时，此时的电流通路对应的电压对转速的特性线为T1线，使3伏特电压具有例如2500转/分(rpm)的风扇转速值，当输入电压增加为5伏特时，此时因晶体管导通状态变化而使电流行经另一通路，此时的电流通路对应的电压对转速的特性线为T2线，使5伏特电压具有例如5500转/分的风扇转速值(A2点)而非T1线的4000转/分(A1点)。接着，因此一电流通路流经转速调节器16的多个并联电阻器，转速调节器16即可在此时发挥调节转速的作用，使风扇转速调整至一所需值。依本实施例的做法，多个并联电阻器由例如图3所示的并联电阻R5、R6、R7所构成，藉由改变电阻器的数量或阻值大小，可使进入驱动IC的电流产生变化而改变该电压下的转速。举例而言，如减少并联电阻的数量时，转速调节器整体等效电阻即增加使流经驱动IC的电流减少，而可如图4所示使风扇转速产生由A2点至一所需转速A2′点的减小变化。并联电阻的数量及大小并不限定，而完全视所需的风扇转速加以调配。
因此，本发明利用分压电路12与转速调节器16的搭配设计，可利用电阻R1至R4的阻值设计改变分压电路12的晶体管Q1及转速调节器16的晶体管Q2两者的导通或开路状态，使电流行经不同路径以变化电压对转速的特性线，同时再利用转速调节器16的多个并联电阻器使风扇驱动电路的导通量产生变化，而能获得在各个不同的电压操作点下将风扇转速调整至需求值的多段变速效果。再者，转速调节器的电阻器不限定为由多个个并联电阻所构成，例如采用一可变电阻器同样可获得电阻可调以变化转速的效果。
本发明的转速调节器16，并不限定如图3所示电连接于驱动IC14的接地端，也可如图5所示将转速调节器16电连接于驱动IC14其电压源VCC端的接脚，同样可达到转速调节的多段变速效果。再者，驱动IC14所驱动的电动机线圈并不限定，例如为单绕线圈或双绕线圈均可。晶体管Q1及Q2可为一金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)。
图6显示依本发明另一实施例的风扇转速控制电路30。本发明同样可运用在以脉宽调变(Pulse Width Modulation；PWM)电压控制下的风扇，仅需将PWM信号产生单元22所输出的PWM信号先经转速调节器16再传送至驱动IC14即可。当驱动IC14基于PWM信号，输出驱动信号至线圈18时，转速调节器16同样可变化驱动IC14的导通量而获得多段变速的效果。
以上所述仅为例示性，而非为限制本发明。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在所附的申权利要求书中。

Claims (10)

1.一种风扇转速控制电路，其特征在于：所述风扇转速控制电路包含：
一驱动电路，输出交变脉冲以激发一风扇电动机的线圈交互导通；
一分压电路，包含一第一晶体管及多个电阻器，连接于一电压源与所述驱动电路间，及
一转速调节器，包含一第二晶体管及多个并联电阻器，连接于所述分压电路及所述驱动电路间；
其中在所述电压源的一第一输入电压下所述风扇转速控制电路的电流行经一第一路径，且在一大于所述第一输入电压的一第二输入电压下，所述第一晶体管与所述第二晶体管的个别导通状态产生变化，使所述风扇转速控制电路的电流行经一第二路径，所述电流行经所述第二路径时通过所述多个并联电阻器，使所述驱动电路的导通量依所述并联电阻器的阻值产生变化，藉以调整风扇的转速至一需求值。
2.如权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述分压电路的所述多个电阻器包含：
一第一电阻，连接于所述第一晶体管的栅极与一电压源间；
一第二电阻，连接于所述第一晶体管的栅极与地面间；
一第三电阻，连接于所述第一晶体管的漏极与所述电压源间；及
一第四电阻，连接于所述第一晶体管的漏极与地面间。
3.如权利要求2所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述第二晶体管连接于所述第一晶体管的漏极与地面间，且所述第二晶体管的栅极连接所述第四电阻。
4.如权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述驱动电路内建于一驱动IC，所述驱动IC设有一第一端子连接所述电压源，及一第二端子接地。
5.如权利要求4所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述转速调节器电连接于所述驱动IC的所述第一端子或所述驱动IC的所述第二端子。
6.如权利要求4所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述驱动IC更包含一输入端连接一霍尔元件，以触发所述驱动IC输出交变脉冲以激发所述线圈交互导通。
7.如权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述风扇转速控制电路进一步包含一脉宽调变信号产生单元。
8.如权利要求7所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述脉宽调变信号产生单元电连接至所述转速调节器。
9.一种风扇转速控制电路，其特征在于：所述风扇转速控制电路包含：
一驱动电路，输出交变脉冲以激发一风扇电动机的线圈交互导通；
一分压电路，包含一第一晶体管及多个电阻器，连接于一电压源与所述驱动电路间，及
一转速调节器，包含一第二晶体管及一可变电阻器，连接于所述分压电路及所述驱动电路间；
其中在所述电压源的一第一输入电压下所述风扇转速控制电路的电流行经一第一路径，且在一大于所述第一输入电压的一第二输入电压下，所述第一晶体管与所述第二晶体管的个别导通状态产生变化，使所述风扇转速控制电路的电流行经一第二路径，所述电流行经所述第二路径时通过所述可变电阻器，使所述驱动电路的导通量依所述可变电阻器的阻值产生变化，藉以调整风扇的转速至一需求值。
10.如权利要求9所述的风扇转速控制电路，其特征在于：所述分压电路的所述多个电阻器包含：
一第一电阻，连接于所述第一晶体管的栅极与一电压源间；
一第二电阻，连接于所述第一晶体管的栅极与地面间；
一第三电阻，连接于所述第一晶体管的漏极与所述电压源间；及
一第四电阻，连接于所述第一晶体管的漏极与地面间；
其中所述第二晶体管连接于所述第一晶体管的漏极与地面间，且所述第二晶体管的栅极连接所述第四电阻。
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License type: Exclusive License

Open date: 20050309

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Granted publication date: 20081008

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