CN1869451A - 风扇控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种风扇控制装置，其接收一参考转速信号以控制一风扇的转速，此装置包括一参考信号产生组件、一转速修正组件与一风扇驱动组件，参考信号产生组件产生一第一参考信号与一第二参考信号，转速修正组件接收第一参考信号与第二参考信号，并依据参考转速信号、第一参考信号与第二参考信号产生一目标转速信号，风扇驱动组件接收目标转速信号并依据目标转速信号产生一驱动信号以驱动该风扇。

Description

风扇控制装置及方法

技术领域

本发明有关一种风扇控制装置及方法。

背景技术

风扇装设于多数的电子装置中，并借由适当的风扇控制装置控制调整风扇转速，以利各类型的电子装置能够顺利地散热。

如图1A所示，习知的风扇控制装置包括一扇叶感测器11、一驱动芯片12与一数字模拟转换器13，该扇叶感测器11测量一风扇14的扇叶位置以产生一测量值111，该驱动芯片12接收该测量值111，并依据该测量值111产生一控制信号121以控制该风扇14的各马达线圈交替地作动以让该风扇14持续运转，该数字模拟转换器13转换一脉冲宽度调变信号131为一直流信号132以驱动该风扇14的各马达线圈交替地作动。

另外，如图1B所示，习知的风扇控制装置包括一扇叶感测器15、一数字模拟转换器16与一驱动芯片17，该扇叶感测器15测量一风扇18的扇叶位置以产生一测量值151，该数字模拟转换器16转换一脉冲宽度调变信号161为一直流信号162，该驱动芯片17接收该测量值151与该直流信号162，并依据该测量值151与该直流信号162产生一驱动信号171以驱动该风扇14的各马达线圈交替地作动。

如图1A、图1B、图2A与图2B所示，前述习知的该脉冲宽度调变信号131(或161)的电压值高低或是电压脉波之间的宽幅比例可以代表该风扇14(或18)的一风扇目标转速，该数字模拟转换器13(或16)是依据该脉冲宽度调变信号131(或161)的电压值高低或是电压脉波之间的宽幅比例，使得产生的该直流信号132(或162)的电压值高低亦产生相对应的线性变化，进而驱动该风扇14(或18)产生不同的转速，使得该风扇14(或18)的实际转速得以控制在该脉冲宽度调变信号131(或161)代表的该风扇目标转速，该风扇14(或18)的实际转速与该风扇目标转速呈一线性关系。

然而，由于该风扇14(或18)的马达可能受到磁滞、摩擦力或是惯性等影响使得该风扇14(或18)的实际转速与该风扇目标转速之间并非是完好的线性关系L1，而是呈一上抛的曲线关系L2或一下抛的曲线关系L3，使得该风扇14(或18)的实际转速无法精确地控制。

因此，本发明是提供一种风扇控制装置及方法，以其能够依据设定的风扇目标转速准确地控制风扇实际转速，而改善风扇实际转速与风扇目标转速之间无法准确地控制而呈非线性的情况，正是当前的重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够准确地控制风扇转速的风扇控制装置及方法。

为达上述目的，依本发明的风扇控制装置接收一参考转速信号以控制一风扇的转速，该风扇控制装置包括一参考信号产生组件、一转速修正组件与一风扇驱动组件，该参考信号产生组件产生一第一参考信号与一第二参考信号，该转速修正组件接收该第一参考信号与该第二参考信号，并依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生一目标转速信号，该风扇驱动组件接收该目标转速信号并依据该目标转速信号产生一驱动信号以驱动该风扇。

为达上述目的，依本发明的风扇控制方法，其接收一参考转速信号以控制一风扇的转速，该方法包括产生一第一参考信号与一第二参考信号，依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生一目标转速信号，以及依据该目标转速信号产生一驱动信号以驱动该风扇。

承上所述，因依本发明的风扇控制装置具有该转速修正组件，故能够依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生该目标转速信号，该风扇驱动组件得以依据该目标转速信号产生该驱动信号以驱动该风扇，使得该风扇的实际转速得以准确地控制于该参考转速信号所代表的风扇目标转速，进而改善该风扇实际转速与该参考转速信号所代表的风扇目标转速之间呈非线性的情况。

附图说明

图1A与图1B为显示习知风扇控制装置的区块图；

图2A与图2B为显示习知风扇控制装置中，风扇实际转速与目标转速的关系图；

图3为显示依本发明较佳实施例的风扇控制装置的区块图；

图4A至图4F为显示依本发明较佳实施例的风扇控制装置中，风扇实际转速与目标转速的关系图；

图5为显示依本发明较佳实施例的风扇控制装置其中该转速修正组件的区块图；以及

图6为显示依本发明较佳实施例的风扇控制方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的风扇控制装置及方法。

如图3所示，依本发明较佳实施例的风扇控制装置2接收一参考转速信号S_refv以控制一风扇4的转速，该风扇控制装置2包括一参考信号产生组件21、一转速修正组件3与一风扇驱动组件22。

该参考信号产生组件21产生一第一参考信号S_ref1与一第二参考信号S_ref2，该转速修正组件3接收该第一参考信号S_ref1与该第二参考信号S_ref2，并依据该参考转速信号S_refv、该第一参考信号S_ref1与该第二参考信号S_ref2产生一目标转速信号S_tar，该风扇驱动组件22接收该目标转速信号S_tar并依据该目标转速信号S_tar产生一驱动信号S_drive以驱动该风扇4。

另外，该风扇控制装置2还包括一风扇感测组件23，该风扇感测组件23测量该风扇4的扇叶位置以产生一扇叶位置信号S_fan，该风扇驱动组件22依据该目标转速信号S_tar与该扇叶位置信号S_fan产生该驱动信号S_drive以驱动该风扇4。在本实施例中，该风扇驱动组件22产生该驱动信号S_drive以驱动该风扇4的一第一马达线圈与一第二马达线圈交替地作动。

在本实施例中，该参考信号产生组件21与该转速修正组件3可以是程序代码执行于一微控制器、一微处理器或一数字信号处理器等，以固件控制的方式控制该风扇驱动组件22与该风扇4，其中该参考转速信号S_refv可为设定该风扇4的一目标转速值，该第一参考信号S_ref1与该第二参考信号S_ref2可为程序代码中的参数或变量，该目标转速信号S_tar可为该风扇4达到该目标转速值的一驱动电压值。

另一方面，该转速修正组件3可直接由电子电路构成，以硬件控制的方式控制该风扇驱动组件22与该风扇4，该参考信号产生组件21可以是电源供应器或是产生固定电压准位的信号产生器等电子电路。

如图3、图4A与图4B所示，在本实施例中，该参考转速信号S_refv是可为一脉冲宽度调变信号(Pulse Width Modulation Signal)，该第一参考信号S_ref1、该第二参考信号S_ref2可为直流电压信号，另外，该目标转速信号S_tar可为一直流电压信号。

该参考转速信号S_refv的电压值高低或是电压脉波之间的宽幅比例可以代表该风扇4的一风扇目标转速，该转速修正组件3不仅依据该参考转速信号S_refv的电压值高低或是电压脉波之间的宽幅比例，还依据该第一参考信号S_ref1与该第二参考信号S_ref2，使得产生的该目标转速信号S_tar的电压值高低亦产生相对应的变化。

该风扇驱动组件22接收该目标转速信号S_tar并依据该目标转速信号S_tar产生该驱动信号S_drive以驱动该风扇4，使得该风扇4的实际转速得以控制在该参考转速信号S_refv代表的该风扇目标转速，进而使得该风扇4的实际转速与该风扇目标转速呈一线性关系，该风扇4的实际转速与该参考转速信号S_refv的电压值(或是电压脉波之间的宽幅比例)呈一线性关系。

如图3、图4A至图4F所示，在本实施例中，调整该第二参考信号S_ref2，可以改变该转速修正组件3的控制特性，使得该风扇4的实际转速不仅可与该参考转速信号S_refv代表的该风扇目标转速呈线性关系，该风扇4的实际转速与该参考转速信号S_refv的电压值(或是电压脉波之间的宽幅比例)之间呈更多样的变化，使得该风扇4更能够适应各类需求而调整适当的风扇转速。

如图5所示，在本实施例中，该转速修正组件3包括一基准偏压单元31、一修正转换单元32与一放大单元33。

该基准偏压单元31依据该第一参考信号S_ref1与该参考转速信号S_refv产生一基准转速信号S_base。在本实施例中，该基准偏压单元31包括复数个电阻器R₁～R₃，该等电阻器R₁～R₃电连接于一点Q₁，该第一参考信号S_ref1输入至该电阻器R₁，该参考转速信号S_refv输入至该电阻器R₂，以产生该基准转速信号S_base。

该修正转换单元32接收该第二参考信号S_ref2与该基准转速信号S_base，并依据该第二参考信号S_ref2与该基准转速信号S_base产生该目标转速信号Star。

另一方面，该参考信号产生组件21可产生一第三参考信号S_ref3，该修正转换单元32可依据该第二参考信号S_ref2、该第三参考信号S_ref3与该基准转速信号S_base产生目标转速信号S_tar。

在本实施例中，该修正转换单元32包括一输入电路324、一偏压电路321、一震荡电路322与一逆向保护电路323。

该偏压电路321接收该第三参考信号S_ref3与该基准转速信号S_base，并依据该基准转速信号S_base与该第三参考信号S_ref3产生一偏压信号S_bia，该震荡电路322接收该偏压信号S_bia，并依据该偏压信号S_bia产生该目标转速信号S_tar。

在本实施例中，该偏压电路321包括一电阻器R₄与一晶体管BJT₁，该电阻器R₄是电连接于该晶体管BJT₁的源极，该第三参考信号S_ref3输入至该电阻器R₄，该基准转速信号S_base输入至该晶体管BJT₁的基极，并于该晶体管BJT₁的源极产生该偏压信号S_bia。另外，该晶体管BJT₁可为一双极性接面晶体管，或是一场效晶体管等各种形式的晶体管。

该输入电路324接收该第二参考信号S_ref2，在本实施例中，该输入电路324包括一电阻器R₆，第二参考信号S_ref2输入至该电阻器R₆。

该逆向保护电路323电连接于该偏压电路321与该震荡电路322之间，在本实施例中，该逆向保护电路323包括一二极管D₁，该二极管D₁电连接于该偏压电路321与该震荡电路322之间。另外，该二极管D₁亦可替换为其它高阻抗组件。

该震荡回路322接收该偏压信号S_bia并与该输入电路324电连接以产生该目标转速信号S_tar。在本实施例中，该震荡电路322包括一电阻器R₅与一电容器C₁，该电容器C₁是与该电阻器R₅并联，该电阻器R₅、该电容器C₁、该电阻器R₆与该逆向保护电路323的该二极管D₁电连接于一点Q₂，该第二参考信号S_ref2输入至该电阻器R₆，该偏压信号S_bia输入至该二极管D₁，该电阻器R₅与该电容器C₁是依据该偏压信号S_bia与该第二参考信号S_ref2于该点Q₂产生该目标转速信号S_tar。

如图3与图5所示，该放大单元33电连接于该修正转换单元32与该风扇驱动组件22之间以放大该目标转速信号S_tar。在本实施例中，放大单元33包括一放大器OP₁、一电阻器R₇与一电阻器R₈。该放大器OP₁、该电阻器R₇与该电阻器R₈构成一放大器电路，该目标转速信号S_tar经该放大单元33放大之后输出至该风扇驱动组件22。

如图3、图4A至图4F与图5所示，在本实施例中，调整该第二参考信号S_ref2、该第三参考信号S_ref3、该电阻器R₅与该电阻器R₆可以改变该转速修正组件3的控制特性，使得该风扇4的实际转速不仅可与该参考转速信号S_refv代表的该风扇目标转速呈线性关系，该风扇4的实际转速与该参考转速信号S_refv的电压值(或是电压脉波之间的宽幅比例)之间呈更多样的变化，使得该风扇4更能够适应各类需求而调整适当的风扇转速。

如图6所示，依本发明较佳实施例的风扇控制方法，其接收一参考转速信号以控制一风扇的转速，该方法包括程序P1至程序P3。

在程序P1，产生一第一参考信号与一第二参考信号。

在程序P2，依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生一目标转速信号。程序P2可先依据该第一参考信号与该参考转速信号二者产生一基准转速信号，然后再依据该第二参考信号与该基准转速信号产生该目标转速信号。

在程序P3，依据该目标转速信号产生一驱动信号以驱动该风扇。

由于本实施例的风扇控制方法可应用于前述图3至图5的实施例中的风扇控制装置，且本实施例的风扇控制方法已于前述风扇控制装置的实施例中讨论过，故此不再赘述。

综上所述，因依本发明的风扇控制装置具有该转速修正组件，故能够依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生该目标转速信号，该风扇驱动组件得以依据该目标转速信号产生该驱动信号以区动该风扇，使得该风扇的实际转速得以准确地控制于该参考转速信号所代表的风扇目标转速，进而改善风扇实际转速与该参考转速信号所代表的风扇目标转速之间呈非线性的情况。

以上所述仅为举例性，而非为限制性的。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，均应包括于后附的本申请权利要求范围中。

Claims (22)

1.一种风扇控制装置，其接收一参考转速信号以控制一风扇的转速，该装置包括：

一参考信号产生组件，其产生一第一参考信号与一第二参考信号；

一转速修正组件，其接收该第一参考信号与该第二参考信号，并依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生一目标转速信号；以及

一风扇驱动组件，其接收该目标转速信号并依据该目标转速信号产生一驱动信号以驱动该风扇。

2、如权利要求1所述的风扇控制装置，其特征在于该参考转速信号是一脉冲宽度调变信号。

3、如权利要求1所述的风扇控制装置，其特征在于该第一参考信号、该第二参考信号与该目标转速信号是一直流电压信号。

4、如权利要求1所述的风扇控制装置，其特征在于该转速修正组件包括：

一基准偏压单元，其依据该第一参考信号与该参考转速信号产生一基准转速信号；以及

一修正转换单元，其接收该第二参考信号与该基准转速信号，并依据该第二参考信号与该基准转速信号产生该目标转速信号。

5、如权利要求4所述的风扇控制装置，其特征在于该基准偏压单元包括：

一第一电阻器，其接收该第一参考信号；以及

一第二电阻器，其接收该参考转速信号并与该第一电阻器电连接以产生该基准转速信号。

6、如权利要求4所述的风扇控制装置，其特征在于该参考信号产生组件产生一第三参考信号，该修正转换单元还依据该第二参考信号、该第三参考信号与该基准转速信号产生该目标转速信号。

7、如权利要求6所述的风扇控制装置，其特征在于该修正转换单元包括：

一偏压电路，其接收该第三参考信号与该基准转速信号，并依据该基准转速信号与该第三参考信号产生一偏压信号；

一输入电路，其接收该第二参考信号；以及

一震荡电路，其接收该偏压信号并与该输入电路电连接以产生该目标转速信号。

8、如权利要求7所述的风扇控制装置，其特征在于该偏压电路包括：

一第三电阻器，其接收该第三参考信号；以及

一晶体管，其基极是与该基准偏压单元电连接以接收该基准转速信号，其源极是与该第三电阻器电连接以依据该第三参考信号与该基准转速信号产生该偏压信号。

9、如权利要求7所述的风扇控制装置，其特征在于该输入电路包括：

一第四电阻器，其接收该第二参考信号。

10、如权利要求9所述的风扇控制装置，其特征在于该震荡电路包括：

一第五电阻器，其与该第四电阻器电连接；以及

一第一电容器，其与该第四电阻器电连接并与该第五电阻器并联，并接收该偏压信号以依据该偏压信号与该第二参考信号产生该目标转速信号。

11、如权利要求7所述的风扇控制装置，其特征在于该修正转换单元还包括：

一逆向保护电路，其电连接于该偏压电路与该震荡电路之间。

12、如权利要求11所述的风扇控制装置，其特征在于该逆向保护单元包括：

一第一二极管，其电连接于该第一转速修正组件与该第二修正单元之间。

13、如权利要求4所述的风扇控制装置，其特征在于该转速修正组件还包括：

一放大单元，其电连接于该修正转换单元与该风扇驱动组件之间以放大该目标转速信号。

14、如权利要求13所述的风扇控制装置，其特征在于该放大单元包括：

一第六电阻器，其一端接地；

一放大器，该放大器的一输入端是与该修正转换单元电连接，该放大器的另一输入端与该第六电阻器电连接，该放大器的输出端与该风扇驱动组件电连接以放大该目标转速信号；以及

一第七电阻器，其电连接于该放大器的输出端与该放大器的另一输入端之间。

15、如权利要求1所述的风扇控制装置，其特征在于还包括：

一风扇感测组件，其测量该风扇的扇叶位置以产生一扇叶位置信号，该风扇驱动组件依据该目标转速信号与该扇叶位置信号产生该驱动信号以驱动该风扇。

16、一种风扇控制方法，其接收一参考转速信号以控制一风扇的转速，该方法包括：

一参考信号产生程序，其产生一第一参考信号与一第二参考信号；

一目标转速信号产生程序，其依据该参考转速信号、该第一参考信号与该第二参考信号产生一目标转速信号；以及

一驱动信号产生程序，其依据该目标转速信号产生一驱动信号以驱动该风扇。

17、如权利要求16所述的风扇控制方法，其特征在于该参考转速信号是一脉冲宽度调变信号。

18、如权利要求16所述的风扇控制方法，其特征在于该第一参考信号、该第二参考信号与该目标转速信号分别为一直流电压信号。

19、如权利要求16所述的风扇控制方法，其特征在于该目标转速信号产生程序还包括：

一基准转速信号产生步骤，其依据该第一参考信号与该参考转速信号产生一基准转速信号；以及

一目标转速信号产生步骤，其依据该第二参考信号与该基准转速信号产生该目标转速信号。

20、如权利要求19所述的风扇控制方法，其特征在于该参考信号产生程序产生一第三参考信号，该目标转速信号产生步骤还依据该第三参考信号产生该目标转速信号。

21、如权利要求16所述的风扇控制方法，其特征在于还包括：

一测量程序，其测量该风扇的扇叶位置以产生一扇叶位置信号。

22、如权利要求21所述的风扇控制方法，其特征在于该驱动信号产生程序还依据该扇叶位置信号产生该驱动信号以驱动该风扇。

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