CN218570118U - 确定风扇转速的电路与电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种确定风扇转速的电路与电子设备，电路包括开关支路、预处理支路与控制器。开关支路的第一端分别与预处理支路的第一端及风扇的第一端连接，开关支路的第二端与控制器的第一端连接，预处理支路的第二端与控制器的第二端连接，风扇的第二端与第一电源连接。开关支路用于响应于控制器输出的脉冲信号对应的电压而生成对应导通电阻，以使风扇流经与导通电阻对应的电流。预处理支路用于对风扇第一端的电压进行分压与滤波后输出检测电压，并将检测电压输入至控制器。控制器用于基于检测电压，确定风扇的转速。通过上述方式，能够通过成本较低的电路确定风扇的转速，并简化软件处理过程。

Description

确定风扇转速的电路与电子设备

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种确定风扇转速的电路与电子设备。

背景技术

在电子设备的散热系统中，风扇承担着重要的角色。主要功能是降低电子设备中散热片的温度，来达到降低安装在散热片上的元器件温度的作用。风扇的转速随着元器件温度的增加以及系统功率的增加而增大；反之，风扇转速则减小。其中，为了准确调控风扇转速，首先需要读取风扇转速。

目前，由于控制风扇转速的方式为直接通过脉宽调制信号输入至风扇，以控制风扇的转速。在该种情况下，通常需要采用霍尔传感器来检测风扇转速，具体为霍尔传感器根据风扇的转速输出相应的脉冲，继而MCU或单片机等控制器再根据单位时间内的脉冲数确定风扇的转速。

然而，对于该种方式而言，一方面，霍尔传感器的价格较高；另一方面，在软件处理上也较为复杂，会加重控制器的负担。

实用新型内容

本申请旨在提供一种确定风扇转速的电路与电子设备，本申请能够通过成本较低的电路确定风扇的转速，并简化软件处理过程。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种确定风扇转速的电路，包括：

开关支路、预处理支路与控制器；

所述开关支路的第一端分别与所述预处理支路的第一端及所述风扇的第一端连接，所述开关支路的第二端与所述控制器的第一端连接，所述预处理支路的第二端与所述控制器的第二端连接，所述风扇的第二端与第一电源连接；

所述开关支路用于响应于所述控制器输出的脉冲信号对应的电压而生成对应导通电阻，以使所述风扇流经与所述导通电阻对应的电流；

所述预处理支路用于对所述风扇第一端的电压进行分压与滤波后输出检测电压，并将所述检测电压输入至所述控制器，以使所述控制器用于基于所述检测电压确定所述风扇的转速。

在一种可选的方式中，所述开关支路包括分压单元、滤波单元与开关单元；

所述分压单元的第一端与所述控制器的第一端连接，所述分压单元的第二端与所述滤波单元的第一端及所述开关单元的第一端连接，所述开关单元的第二端与所述风扇的第一端连接；

所述分压单元用于对所述脉冲信号对应的电压进行分压，并输出第一电压；

所述滤波单元用于对所述第一电压进行滤波；

所述开关单元用于响应于滤波后的所述第一电压而生成对应的导通电阻。

在一种可选的方式中，所述分压单元包括的第一电阻与第二电阻；

所述第一电阻与所述第二电阻串联连接，且所述第一电阻的非串联连接端与所述控制器的第一端连接，所述第一电阻与第二电阻之间的连接点与所述开关单元的第一端连接，所述第二电阻的非串联连接端接地。

在一种可选的方式中，所述滤波单元包括第一电容；

所述第一电容的第一端与所述开关单元的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

在一种可选的方式中，所述开关单元包括第一开关管与第三电阻；

所述第一开关管的第一端与所述分压单元的第二端连接，所述第一开关管的第二端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第一开关管的第三端与所述风扇的第一端连接。

在一种可选的方式中，所述预处理支路包括第二电容、第三电容与第四电阻；

所述第二电容的第一端分别与所述风扇的第一端及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端及所述控制器的第二端连接，所述第二电容的第二端与所述第三电容的第二端均接地；

其中，所述第二电容、所述第三电容与所述第四电阻形成π型滤波，以对所述风扇第一端的电压进行滤波。

在一种可选的方式中，所述预处理支路还包括第五电阻；

所述第五电阻的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第五电阻的第二端接地；

其中，所述第四电阻与所述第五电阻用于对所述风扇第一端的电压进行分压。

在一种可选的方式中，所述预处理支路还用于对所述风扇第一端的电压进行稳压，以及实现过压保护；

所述预处理支路还包括第四电容与第一二级管；

所述第四电容的第一端分别与所述控制器的第二端及所述第一二级管的阳极连接，所述第四电容的第二端接地，所述第一二级管的阴极与第二电源连接；

其中，所述第四电容用于对所述风扇第一端的电压进行稳压，所述第一二级管用于实现过压保护。

在一种可选的方式中，所述确定风扇转速的电路还包括第二二级管与第五电容；

所述第二二级管的阳极分别与所述第五电容的第一端及所述风扇的第二端连接，所述第二二级管的阴极分别与所述第五电容的第二端及所述风扇的第一端连接。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括风扇以及如上所述的确定风扇转速的电路；

所述确定风扇转速的电路与所述风扇连接，所述确定风扇转速的电路用于确定并控制所述风扇的转速。

本申请的有益效果是：本申请提供的确定风扇转速的电路包括开关支路、预处理支路与控制器。其中，开关支路分别与预处理支路、风扇及控制器连接，预处理支路还与控制器连接，风扇还与第一电源连接。在控制器输出脉冲信号控制风扇转动时，开关支路生成与脉冲信号对应的电压相对应的导通电阻，以生成与导通电阻对应的电流，该电流流经风扇，以控制风扇的转速。同时，预处理支路对风扇第一端的电压进行分压与滤波后输出检测电压，并将检测电压输入至控制器，其中，风扇第一端的电压也与导通电阻对应，从而与流经风扇的电流对应，也就与风扇的转速对应。所以，控制器在接收到检测电压后，就能够根据检测电压确定风扇的转速。通过上述方式，能够采用简单的电路实现对风扇转速的确定过程，成本较低，并且控制器在获取到检测电压后，只需根据检测电压与风扇转速的对应关系，就能够确定风扇转速，从而简化了软件处理过程。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的确定风扇转速的电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的确定风扇转速的电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的确定风扇转速的电路的结构示意图。如图1所示，确定风扇转速的电路100包括开关支路10、预处理支路20与控制器30。其中，开关支路10的第一端分别与预处理支路20的第一端及风扇200的第一端连接。开关支路10的第二端与控制器30的第一端连接，预处理支路20的第二端与控制器30的第二端连接，风扇200的第二端与第一电源V1连接。

具体地，开关支路10用于响应于控制器30输出的脉冲信号对应的电压而生成对应导通电阻，以使风扇200流经与导通电阻对应的电流。预处理支路20用于对风扇200第一端的电压进行分压与滤波后输出检测电压，并将检测电压输入至控制器30，以使控制器30用于基于检测电压确定风扇200的转速。

在该实施例中，控制器30通过输出脉冲信号至开关支路10，以控制开关支路10导通时的导通电阻，从而控制流经风扇200的电流，也就控制了风扇200的转速。其中，开关支路10导通时的导通电阻也决定了风扇200第一端的电压，则风扇200第一端的电压与流经风扇200的电流对应，也就与风扇200的转速对应。同时，预处理支路20对风扇200第一端的电压进行分压与滤波后输出检测电压，并将检测电压输入至控制器30。所以，控制器30在接收到检测电压后，就能够根据检测电压确定风扇200的转速。通过上述方式，能够采用简单的电路结构实现对风扇200转速的确定过程，成本较低。并且，控制器30在获取到检测电压后，只需根据检测电压与风扇200转速的对应关系，就能够确定风扇200的转速，从而相对于相关技术中需要根据单位时间内的脉冲数确定风扇的转速的技术方案，本申请的技术方案中软件处理过程也更加简化。

其中，控制器30可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或者数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)控制器等

在一实施例中，请参照图2，开关支路10包括分压单元11、滤波单元12与开关单元13。其中，分压单元11的第一端与控制器30的第一端连接，分压单元11的第二端与滤波单元12的第一端及开关单元13的第一端连接，开关单元13的第二端与风扇200的第一端连接。

具体地，分压单元11用于对脉冲信号对应的电压进行分压，并输出第一电压，可使用于驱动开关单元13的电压在开关单元13能够承受的范围内，能够对开关单元13起到保护作用。滤波单元用于对第一电压进行滤波，以滤除第一电压中的尖峰脉冲，可防止开关单元13第一端因电压过大而损坏。开关单元13用于响应于滤波后的第一电压而生成对应的导通电阻。当第一电压作用于开关单元13时，开关单元13导通，并且其导通电阻与第一电压负相关，第一电压越大，导通电阻越小。

图2中还示例性示出了分压单元11的一种结构。如图2所示，分压单元11包括的第一电阻R1与第二电阻R2。

其中，第一电阻R1与第二电阻R2串联连接。且第一电阻R1的非串联连接端与控制器30的第一端连接。第一电阻R1与第二电阻R2之间的连接点与开关单元13的第一端连接。第二电阻R2的非串联连接端接地GND。

第一电阻R1与第二电阻R2能够对控制器30第一端输出的脉冲信号对应的电压进行分压，同时，第一电阻R1还能够起到限流作用。

图2中还示例性示出了滤波单元12的一种结构。如图2所示，滤波单元包括第一电容C1。第一电容C1的第一端与开关单元12的第一端连接，第一电容C1的第二端接地GND。

其中，第一电容C1具有通交流阻直流的作用，所以第一电容C1能够在第一电压出现尖峰时，使该尖峰流经第一电容C1，以对尖峰进行吸收。

图2中还示例性示出了开关单元13的一种结构。如图2所示，开关单元13包括第一开关管Q1与第三电阻R3。第一开关管Q1的第一端与分压单元11的第二端连接，第一开关管Q1的第二端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端接地GND，第一开关管Q1的第三端与风扇200的第一端连接

其中，当风扇200处于正常工作状态，并且第一开关管Q1工作在放大状态时，第一开关管Q1导通时的导通电阻随着第一电压的改变而改变，而第一电压由于脉冲信号所决定，所以第一开关管Q1导通时的导通电阻随着脉冲信号的占空比改变而改变。换言之，控制器30改变其输出的脉冲信号的占空比，就能够改变第一电压，并改变第一开关管Q1导通时的导通电阻，继而改变流经风扇200的电流，从而改变了风扇200的转速。而第一开关管Q1的第二端与第三端之间的电压与第三电阻R3两端的电压之和为风扇200第一端的电压，即流经风扇200的电流与第一开关管Q1的导通电阻及第三电阻R3之和的乘积即为风扇200第一端的电压。可见，风扇200第一端的电压与流经风扇200的电流存在对应关系，风扇200第一端的电压也就与风扇200的转速存在对应关系。那么，控制器30在获取到检测电压后，根据检测电压确定风扇200第一端的电压，就能够确定风扇200的转速。

同时，该实施例还能够确定风扇200是否处于异常工作状态。具体为，当风扇200处于异常工作状态，例如风扇200出现堵转时，流经风扇200的电流较大，则第一开关管Q1的第二端与第三端之间的压降较小，接近于0。并可通过设置第三电阻R3的电阻值较小，则第三电阻R3上的电压也接近于0。综上即风扇200第一端的电压(第一开关管Q1的第二端与第三端之间的压降与第三电阻R3上的电压之和)接近于0。从而，若控制器30通过检测电压能够确定风扇200第一端的电压接近于0，则确定风扇200出现异常状态。

其中，在该实施例中，以第一开关管Q1为NMOS管为例。NMOS管的栅极为第一开关管Q1的第一端，NMOS管的源极为第一开关管Q1的第二端，NMOS管的漏极为第一开关管Q1的第三端。

除此之外，第一开关管Q1可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

请继续参照图2，图2还示例性示出了预处理单元20的一种结构。如图2所示，在一实施例中，预处理单元20包括第二电容C2、第三电容C3与第四电阻R4。其中，第二电容C2的第一端分别与风扇200的第一端及第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端分别与第三电容C3的第一端及控制器30的第二端连接，第二电容C2的第二端与第三电容C3的第二端均接地GND。

具体地，第二电容C2、第三电容C3与第四电阻R4形成π型滤波，以对风扇200第一端的电压进行滤波。

在一实施例中，预处理支路20还包括第五电阻R5。其中，第五电阻R5的第一端与控制器30的第二端连接，第五电阻R5的第二端接地GND。

具体地，第四电阻R4与第五电阻R5用于对风扇200第一端的电压进行分压。

在一实施例中，预处理支路20还用于对风扇200第一端的电压进行稳压，以及实现过压保护。其中，预处理支路20还包括第四电容C4与第一二级管D1。第四电容C4的第一端分别与控制器30的第二端及第一二级管D1的阳极连接，第四电容C4的第二端接地GND，第一二级管D1的阴极与第二电源V2连接。

其中，第四电容C4用于对风扇200第一端的电压进行稳压。第一二级管D1用于实现过压保护，若控制器30第二端的电压大于第二电源V2的电压与第一二极管D1的正向导通压降之和，则第一二极管D1正向导通，从而起到过压保护作用。

在一实施例中，确定风扇转速的电路100还包括第二二级管D2与第五电容C5。其中，第二二级管D2的阳极分别与第五电容C5的第一端及风扇200的第二端连接，第二二级管D2的阴极分别与第五电容C5的第二端及风扇200的第一端连接。

具体地，第二二极管D2用于为风扇200提供续流回路，并对第一开关管Q1起到保护作用。第五电容C5用于稳定风扇200两端的电压。

在相关技术中，通常需要采用霍尔传感器实现对风扇转速的检测，而每个霍尔传感器的售价大概在10元左右。而对于本申请而言，在图2所示的电路结构中，单个电子元件(电阻、电容或二极管等)均为几分钱，则本申请实施例所提供的电路结果大概在1元左右，远小于霍尔传感器的售价。因此，本申请实施例能够通过较低的成本实现对风扇转速的检测。同时，控制器在获取到检测电压后，只需根据检测电压与风扇转速的对应关系，就能够确定风扇转速，从而也简化了软件处理过程。

本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括风扇以及本申请任一实施例中的确定风扇转速的电路100。

其中，确定风扇转速的电路100与风扇连接，确定风扇转速的电路100用于确定并控制风扇的转速。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种确定风扇转速的电路，其特征在于，包括：

开关支路、预处理支路与控制器；

所述开关支路的第一端分别与所述预处理支路的第一端及所述风扇的第一端连接，所述开关支路的第二端与所述控制器的第一端连接，所述预处理支路的第二端与所述控制器的第二端连接，所述风扇的第二端与第一电源连接；

所述开关支路用于响应于所述控制器输出的脉冲信号对应的电压而生成对应导通电阻，以使所述风扇流经与所述导通电阻对应的电流；

所述预处理支路用于对所述风扇第一端的电压进行分压与滤波后输出检测电压，并将所述检测电压输入至所述控制器，以使所述控制器基于所述检测电压确定所述风扇的转速。

2.根据权利要求1所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述开关支路包括分压单元、滤波单元与开关单元；

所述分压单元的第一端与所述控制器的第一端连接，所述分压单元的第二端与所述滤波单元的第一端及所述开关单元的第一端连接，所述开关单元的第二端与所述风扇的第一端连接；

所述分压单元用于对所述脉冲信号对应的电压进行分压，并输出第一电压；

所述滤波单元用于对所述第一电压进行滤波；

所述开关单元用于响应于滤波后的所述第一电压而生成对应的导通电阻。

3.根据权利要求2所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述分压单元包括的第一电阻与第二电阻；

所述第一电阻与所述第二电阻串联连接，且所述第一电阻的非串联连接端与所述控制器的第一端连接，所述第一电阻与第二电阻之间的连接点与所述开关单元的第一端连接，所述第二电阻的非串联连接端接地。

4.根据权利要求2所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一电容；

所述第一电容的第一端与所述开关单元的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

5.根据权利要求2所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述开关单元包括第一开关管与第三电阻；

所述第一开关管的第一端与所述分压单元的第二端连接，所述第一开关管的第二端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述第一开关管的第三端与所述风扇的第一端连接。

6.根据权利要求1所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述预处理支路包括第二电容、第三电容与第四电阻；

所述第二电容的第一端分别与所述风扇的第一端及所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端及所述控制器的第二端连接，所述第二电容的第二端与所述第三电容的第二端均接地；

其中，所述第二电容、所述第三电容与所述第四电阻形成π型滤波，以对所述风扇第一端的电压进行滤波。

7.根据权利要求6所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述预处理支路还包括第五电阻；

所述第五电阻的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第五电阻的第二端接地；

其中，所述第四电阻与所述第五电阻用于对所述风扇第一端的电压进行分压。

8.根据权利要求1所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述预处理支路还用于对所述风扇第一端的电压进行稳压，以及实现过压保护；

所述预处理支路还包括第四电容与第一二极管；

所述第四电容的第一端分别与所述控制器的第二端及所述第一二极管的阳极连接，所述第四电容的第二端接地，所述第一二极管的阴极与第二电源连接；

其中，所述第四电容用于对所述风扇第一端的电压进行稳压，所述第一二极管用于实现过压保护。

9.根据权利要求1所述的确定风扇转速的电路，其特征在于，所述确定风扇转速的电路还包括第二二极管与第五电容；

所述第二二极管的阳极分别与所述第五电容的第一端及所述风扇的第二端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第五电容的第二端及所述风扇的第一端连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括风扇以及如权利要求1-9任意一项所述的确定风扇转速的电路；

所述确定风扇转速的电路与所述风扇连接，所述确定风扇转速的电路用于确定并控制所述风扇的转速。

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