CN211778140U - 一种风扇转速控制电路及散热装置 - Google Patents

Abstract

一种风扇转速控制电路及散热装置，风扇转速控制电路包括：控制组件、运算放大组件、开关组件以及温度采样组件；控制组件根据温度采样信号生成电压驱动信号；运算放大组件对电压驱动信号进行运算放大；开关组件根据运算放大后的电压驱动信号控制风扇的电流线性变化；温度采样组件为采集待散热设备的温度，并得到温度采样信号；本实施例根据待散热设备的发热温度反馈调节风扇的转速，兼顾了风扇的使用寿命和待散热设备的散热稳定性。

Description

一种风扇转速控制电路及散热装置

技术领域

本申请属于电子电路技术领域，尤其涉及一种风扇转速控制电路及散热装置。

背景技术

风扇属于普遍使用的电子设备，通过对风扇接入电能，以使得风扇满足用户的散热需求；然而风扇在高速运转过程中，风扇的散热性能需要根据发热零部件的温度实时调节；传统技术对风扇的控制方式有以下两种：1、风扇一直最高转速运转，这样的缺点是风扇寿命变短，导致整体产品无法正常运转；2、风扇受温度控制运转与停止(即转与不转两种状态)，这种风扇控制方式使得发热零部件无法在恒定的环境空间工作，风扇的寿命与性能受到影响。因此传统技术无法综合满足散热控制的稳定性和风扇使用寿命的需求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种风扇转速控制电路及散热装置，旨在解决传统的技术方案无法兼顾散热控制的稳定性和风扇使用寿命的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种风扇转速控制电路，所述风扇用于对所述待散热设备进行散热，所述风扇转速控制电路包括：

被配置为根据温度采样信号生成电压驱动信号的控制组件；

与所述控制组件连接，被配置为对所述电压驱动信号进行运算放大的运算放大组件；

与所述运算放大组件及所述风扇连接，被配置为根据运算放大后的电压驱动信号控制所述风扇的电流线性变化的开关组件；以及

与所述控制组件连接，被配置为采集所述逆变功率组件的温度，并得到所述温度采样信号的温度采样组件。

在其中的一个实施例中，所述运算放大组件包括：

第一二极管、第二二极管以及第一运算放大器；

其中，所述第一二极管的阴极接所述控制组件，所述第一二极管的阳极接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极接所述第一运算放大器的负相输入端，所述第一运算放大器的正相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端接所述开关组件。

在其中的一个实施例中，所述开关组件包括：

第三二极管、第四二极管、第一电阻、第一开关管、第一电容以及第二电容；

其中，所述第三二极管的阴极接所述运算放大组件，所述第三二极管的阳极接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第四二极管的阴极共接于所述第一开关管的控制端，所述第四二极管的阳极、所述第一开关管的第一导通端、所述第一电容的第一端以及所述第二电容的第一端共接于地；

所述第一开关管的第二导通端接所述风扇的负极输入端，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端共接于所述风扇的正极输入端。

在其中的一个实施例中，所述第一开关管为MOS管或者三极管。

在其中的一个实施例中，所述温度采样组件包括：温度传感器。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述开关组件及所述风扇连接，被配置为对所述风扇稳压的稳压组件。

在其中的一个实施例中，所述稳压组件包括：

至少一个稳压电容；其中每个所述稳压电容的第一端接所述风扇的正极输入端和所述开关组件，每个所述稳压电容的第二端接所述风扇的负极输入端和所述开关组件。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述开关组件及所述风扇连接，被配置为检测所述风扇的电流的电流检测组件。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述电流检测组件连接，被配置为显示所述风扇的电流的电流显示组件。

本申请实施例的第二方面提供了一种散热装置，包括：

如上所述的风扇转速控制电路；和

风扇，其中所述风扇与所述风扇转速控制电路连接。

上述的风扇转速控制电路对风扇的转速进行温度反馈控制，根据待散热设备的发热温度判断风扇的驱动条件，以使得风扇的电流进行线性变化；风扇的散热性能能够完全符合待散热设备的发热控制需求，同时兼顾了风扇的运转安全性和待散热设备的散热稳定性；风扇可工作在各种工作环境中，提升了风扇的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的风扇转速控制电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的运算放大组件的电路结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的开关组件的电路结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的风扇转速控制电路的另一种结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的稳压组件的电路结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的散热装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，在本文中，“风扇”是指各种不同类型的风扇，风扇可以为交流驱动方式或者直流驱动方式；“待散热设备”包括本领域各种具有散热需求的集成电子电路，比如“待散热设备”包括逆变功率电路等。

请参阅图1，本申请实施例提供的风扇转速控制电路10的结构示意图，风扇20用于对待散热设备30进行散热；其中风扇20与待散热设备30相对设置，风扇20能够使得待散热设备30的发热热量散出；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述风扇转速控制电路10包括：控制组件101、运算放大组件 102、开关组件103以及温度采样组件104。

控制组件101被配置为根据温度采样信号生成电压驱动信号。

可选的，控制组件101包括单片机芯片，通过单片机芯片对信号进行转换并输出。

运算放大组件102与控制组件101连接，被配置为对电压驱动信号进行运算放大。

可选的，运算放大组件102对电压驱动信号进行反相比例运算放大。

开关组件103与运算放大组件102及风扇20连接，被配置为根据运算放大后的电压驱动信号控制风扇20的电流线性变化。

具体的，通过开关组件103控制风扇20的电流线性增加或者线性降低，以使得风扇的转速随之而线性增加或者线性降低，通过风扇 20对待散热设备30的散热性能也发生相应变化。

温度采样组件104与控制组件101及待散热设备30连接，被配置为采集待散热设备30的温度，并得到温度采样信号。

当待散热设备30运转过程中，待散热设备30的发热温度会逐渐升高；通过温度采样组件104实时采集待散热设备30的发热温度，根据温度采样信号反馈调节风扇20的转速，风扇20的转速根据待散热设备30的散热需求实现灵活调节；比如当待散热设备30的温度升高时，根据温度采样信号控制风扇20的转速增加；当待散热设备30 的温度降低时，根据温度采样信号控制风扇20的转速降低；本实施例待散热设备30的发热温度变化量实时调节风扇20的转速，兼顾了待散热设备30的散热稳定性和风扇20的使用寿命。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的运算放大组件102的电路结构示意，请参阅图2，运算放大组件102包括：第一二极管D1、第二二极管D2以及第一运算放大器Op1。

其中，第一二极管D1的阴极接控制组件101，第一二极管D1 的阳极接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极接第一运算放大器Op1的负相输入端，第一运算放大器Op1的正相输入端接地 GND，第一运算放大器Op1的输出端接开关组件103。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的开关组件 103的电路结构示意，请参阅图3，开关组件103包括：第三二极管 D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第一开关管M1、第一电容C1 以及第二电容C3。

其中，第三二极管D3的阴极接运算放大组件102，第三二极管 D3的阳极接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端和第四二极管D4的阴极共接于第一开关管M1的控制端，第四二极管D4的阳极、第一开关管M1的第一导通端、第一电容C1的第一端以及第二电容C2的第一端共接于地GND。

第一开关管M1的第二导通端接风扇20的负极输入端，第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端共接于风扇20的正极输入端。

可选的，风扇20的正极输入端接第一直流电源，示例性的，第一直流电源为+12V直流电源，通过运算放大组件102改变风扇20的电流输入状态。

作为一种可选的实施方式，第一开关管M1为MOS管或者三极管；示例性的，第一开关管M1为PNP型三极管，PNP型三极管的基极为第一开关管M1的控制端，PNP型三极管的集电极为第一开关管M1的第一导通端，PNP型三极管的发射极为第一开关管M1的第二导通端。

作为一种可选的实施方式，温度采样组件104包括：温度传感器；其中温度传感器的电力参数(如电阻)跟随温度的变化而发生变化；示例性的，温度传感器具有负温度系数，当温度升高时，温度传感器的电阻降低，并且两者呈现线性变化关系；通过温度传感器能够精确地采集待散热设备30的温度。

下面结合附图1至图3来说明本实施例中风扇转速控制电路10 的工作原理，具体如下：

当待散热设备30的温度升高时，温度传感器的电阻降低，控制组件101输出的电压驱动信号的电压升高，经过第一运算放大器Op1 对电压驱动信号进行反相比例运算放大后，第一开关管M1的控制端的电位被拉低，第一开关管M1的第一导通端和第二导通端之间的导通量增大，风扇20的电流也增大，风扇20的转速增加，加快对待散热设备30的散热速率。

当待散热设备30的温度降低时，对风扇20的转速反馈调节过程与上述类似，此处不再赘述。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的风扇转速控制电路10的另一种结构示意，相比于图1中风扇转速控制电路10 的结构示意，图4中的风扇转速控制电路10还包括：稳压组件105、电流检测组件106以及电流显示组件107。

稳压组件105与开关组件103及风扇20连接，被配置为对风扇 20稳压。

当风扇20接入电压运转时，通过稳压组件105保障了风扇20的输入电压稳定性。

可选的，图5示出了本实施例提供的稳压组件105的电路结构示意，请参阅5，稳压组件105包括：至少一个稳压电容(图5采用 CS1、…、CSN表示，其中N为大于0的整数)；其中每个稳压电容的第一端接风扇20的正极输入端和开关组件103，每个稳压电容的第二端接风扇20的负极输入端和开关组件103。

示例性的，稳压组件105包括多个并联的稳压电容，当开关组件 103控制风扇20的转速时，结合多个稳压电容可保障风扇20的电压稳定性。

电流检测组件106与开关组件103及风扇20连接，被配置为检测风扇20的电流。

当通过开关组件103调节风扇20的电流时，电流检测组件106 能够实时检测风扇20的电流变化量，根据电流检测组件106的电流检测结果实时获取风扇20的运转状态。

电流显示组件107与电流检测组件106连接，被配置为显示风扇 20的电流。

电流检测组件106将电流检测结果发送电流显示组件107，用户根据电流显示组件107的电流显示结果直接获取风扇20的运转状态。

图6示出了本实施例提供的散热装置60的结构示意，请参阅图 6，散热装置60包括如上所述的风扇转速控制电路10和风扇20连接，请结合参阅图1至图5，通过风扇转速控制电路10对风扇20的转速进行灵活调节，在满足待散热设备20的散热需求的基础之上，保障了风扇20的运转安全性，提升了风扇20的使用寿命；解决了传统技术中散热装置无法兼容实现风扇的安全运转和零部件的散热控制的问题。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风扇转速控制电路，风扇用于对待散热设备进行散热，其特征在于，所述风扇转速控制电路包括：

被配置为根据温度采样信号生成电压驱动信号的控制组件；

与所述控制组件连接，被配置为对所述电压驱动信号进行运算放大的运算放大组件；

与所述运算放大组件及所述风扇连接，被配置为根据运算放大后的电压驱动信号控制所述风扇的电流线性变化的开关组件；以及

与所述控制组件及所述待散热设备连接，被配置为采集所述待散热设备的温度，并得到所述温度采样信号的温度采样组件。

2.根据权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述运算放大组件包括：

第一二极管、第二二极管以及第一运算放大器；

其中，所述第一二极管的阴极接所述控制组件，所述第一二极管的阳极接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极接所述第一运算放大器的负相输入端，所述第一运算放大器的正相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端接所述开关组件。

3.根据权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述开关组件包括：

第三二极管、第四二极管、第一电阻、第一开关管、第一电容以及第二电容；

其中，所述第三二极管的阴极接所述运算放大组件，所述第三二极管的阳极接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第四二极管的阴极共接于所述第一开关管的控制端，所述第四二极管的阳极、所述第一开关管的第一导通端、所述第一电容的第一端以及所述第二电容的第一端共接于地；

所述第一开关管的第二导通端接所述风扇的负极输入端，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端共接于所述风扇的正极输入端。

4.根据权利要求3所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述第一开关管为MOS管或者三极管。

5.根据权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述温度采样组件包括：温度传感器。

6.根据权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，还包括：

与所述开关组件及所述风扇连接，被配置为对所述风扇稳压的稳压组件。

7.根据权利要求6所述的风扇转速控制电路，其特征在于，所述稳压组件包括：

至少一个稳压电容；其中每个所述稳压电容的第一端接所述风扇的正极输入端和所述开关组件，每个所述稳压电容的第二端接所述风扇的负极输入端和所述开关组件。

8.根据权利要求1所述的风扇转速控制电路，其特征在于，还包括：

与所述开关组件及所述风扇连接，被配置为检测所述风扇的电流的电流检测组件。

9.根据权利要求8所述的风扇转速控制电路，其特征在于，还包括：

与所述电流检测组件连接，被配置为显示所述风扇的电流的电流显示组件。

10.一种散热装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的风扇转速控制电路；和

风扇，其中所述风扇与所述风扇转速控制电路连接。

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