CN2472264Y - 利用微处理器系统定速控制的风扇马达 - Google Patents

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洪银树
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Abstract

一种利用微处理器系统定速控制的风扇马达,一微处理器系统经总线控制逻辑连接至风扇实际转速寄存器、风扇状态寄存器及风扇转速设定寄存器;该风扇状态寄存器可设定刹车及运转资料,且经由刹车及运转控制逻辑控制驱动电压;该风扇转速设定寄存器可由微处理器系统设定转速值,其与风扇实际转速信号FG在线性变压线路控制逻辑内比较后,再由该线性变压线路控制逻辑产生一线性驱动电压,经刹车及运转控制逻辑输出至风扇,风扇实际转速信号FG输出至风扇实际转速寄存器并经总线控制逻辑供微处理器系统读取,从而使风扇马达精确定速于一预定转速。

Description

利用微处理器系统定速控制的风扇马达
本实用新型涉及一种风扇马达，特指转速控制是利用微处理器系统(microprocessor system)及其他周边控制元件(peripheral controller)调整风扇驱动电压使风扇马达精确定速于一预定转速(predetermined speed)的利用微处理器系统定速控制的风扇马达。
目前电脑及其周边设备(electronic equipment)等普遍采用散热风扇做为散热元件以避免系统(电脑)本身散热不良而发生系统内温度升高，进而导致该系统发生当机或电子元件烧毁。在散热风扇高速运转时必然会产生噪音(acoustic noise)，因此造成操作者工作效率(efficiency)降低。当该系统内温度高或低时，风扇需要相对提升或降低转速，若增减风扇转速及环境温度不匹配(mismatch)时，会使系统当机或相关的电子元件烧毁，如处于高环境温度时，由于风扇转速增加过快而导致环境温度迅速降低，此时，处于低环境温度，使风扇转速必须立即降低，又由于风扇转速过慢而导致环境温度迅速升高，风扇转速周而复始的增速及减速，因此风扇转速随温度改变而必须连续不断地增加及减少，因而转速及温度不匹配容易导致电能浪费或系统当机或电子元件烧毁等问题。为了解决以上的问题，需要发展定速散热风扇以控制风扇定速使系统内保持一定的环境温度。
现有的自动速控风扇，是在1993年10月5日公布的俾斯莱特等人(Bistline et al.)的美国专利第5,249,741号“自动速控风扇(Automatic FanSpeed Control)”专利案，如图1所示。图1揭示自动速控风扇转速决定流程方块图。请参照图1所示，该风扇转速决定流程包含要求识别的步骤10、判别先前在非易失性随机存取存储器(NVRAM：non-volatile random-accessmemory)设定的步骤11、要求温度表(thermaltable)的步骤12、确认转速的步骤13、在非易失性随机存取存储器储存的步骤14、将转速值载入寄存器(register)的步骤15及判别先前设定与现行设定的步骤16。当使用者启动电脑系统的电源时，以储存于只读存储器(ROM)的初始程序载入只读存储器(IPLROS：initial program load read only storage)进行开机(boot)。在步骤10，其要求确定插孔内插入何种选项卡(option card)，在步骤11，其要求判别先前在非易失性随机存取存储器的设定是否储存。假设在步骤14的非易失性随机存取存储器没有先前设定，则接着进行下列步骤以确定风扇转速，即在步骤12，其要求确定基本散热需求，其以将最新温度表(updatethermal table〕储存于硬盘或非易失性随机存取存储器内且由操作系统(operation system〕不断更新为佳，若选项卡没有任何相关温度表，初始程序载入只读存储器开始指定隐含值(default value)。在步骤13，以累积各元件所需的散热量确认风扇的转速。一旦风扇的转速确认，在步骤14，将选项卡位置及风扇转速值资料储存于非易失性随机存取存储器供做为未来参考值。
请再参照图1所示，假设在步骤14的非易失性随机存取存储器具有先前设定，则在步骤16将现行设定与先前设定进行比较。若设定有变更时，接着进行步骤12以确定风扇转速。若现行设定与先前设定相同而未变更时，接着利用先前设定而系统直接进行步骤15。然而，该美国专利第5,249,741号仅能利用操作系统更新温度表以决定风扇转速，而未将风扇状态、实际转速及转速设定进行运算后予以决定风扇转速。因此，该第5,249,741号风扇转速定速未加入风扇状态及实际转速的参数，因而无法控制风扇定速使系统内保持一定的环境温度。
本实用新型的主要目的在于提供一种利用微处理器系统定速控制的风扇马达，其主要利用转速设定、风扇设定状态及风扇实际转速决定风扇实际转速与风扇状态产生匹配，使风扇定速于一适当转速。
本实用新型的利用微处理器系统定速控制的风扇马达，其主要包含一风扇、一微处理器系统、一总线控制逻辑、一风扇实际转速寄存器、一风扇状态寄存器、一风扇转速设定寄存器、一线性变压线路控制逻辑及一刹车及运转控制逻辑；该微处理器系统经总线控制逻辑连接至风扇实际转速寄存器、风扇状态寄存器及风扇转速设定寄存器；该风扇状态寄存器可设定刹车及运转资料，且经由刹车及运转控制逻辑控制驱动电压；该风扇转速设定寄存器则可由微处理器系统设定转速值，其与风扇实际转速信号FG在线性变压线路控制逻辑内进行比较后，再由该线性变压线路控制逻辑产生一线性变动电压(驱动电压)，经刹车及运转控制逻辑输出至风扇；风扇的实际转速信号FG输出至风扇实际转速寄存器并经总线控制逻辑供微处理器系统读取。
本实用新型的效果是：主要利用转速设定、风扇设定状态及风扇实际转速使风扇实际转速与风扇状态产生匹配，使风扇精确定速于一最适当的转速，从而系统内保持一定的环境温度，避免系统当机或相关的电子元件烧毁的现象。
图1：美国专利第5,249,741号自动速控风扇转速决定流程方块图。
图2：本实用新型较佳实施例利用微处理器系统定速控制的风扇马达的控制流程方块图。
本实用新型的利用微处理器系统定速控制的风扇马达，其微处理器系统经总线控制逻辑连接至风扇实际转速寄存器、风扇状态寄存器及风扇转速设定寄存器。该风扇状态寄存器可设定刹车及运转资料并经由刹车及运转控制逻辑控制驱动电压。该风扇转速设定寄存器则可由微处理器系统设定转速值，其与风扇实际转速信号FG在线性变压线路控制还辑内进行比较后，再由该线性变压线路控制逻辑产生一线性变动电压(驱动电压)，经刹车及运转控制逻辑输出至风扇。风扇的实际转速信号FG经由线性变压线路控制逻辑收集，再输出至风扇实际转速寄存器并经总线控制逻辑供微处理器系统读取。风扇的检测转速信号经由线性变压线路控制逻辑输出至实际转速寄存器。因此，本实用新型利用微处理器系统读取及处理实际转速寄存器的资料，再经由风扇状态寄存器及风扇转速设定寄存器输出供风扇转速定速的风扇状态及转速资料。
请参照图2所示，本实用新型较佳实施例利用微处理器系统定速控制的风扇马达包含一风扇2、一微处理器系统20、一总线控制逻辑21、一风扇实际转速寄存器22、一风扇状态寄存器23、一风扇转速设定寄存器24、一线性变压线路控制逻辑25及一刹车及运转控制逻辑26。该微处理器系统20包含一微处理器，其主要设于电压Vcc与风扇2之间做为控制输出风扇驱动电压Vf，其以总线控制逻辑21做为通讯介面，该通讯介面采用I2C Bus或SM Bus通讯模式，以SDA(series data)及SCL(series clock)方式进行传递为佳，其分别连接至风扇实际转速寄存器22、风扇状态寄存器23及风扇转速设定寄存器24。该线性变压线路控制逻辑25连接于刹车及运转控制逻辑26与风扇转速设定寄存器24之间。该刹车及运转控制逻辑26主要控制由线性变压线路控制逻辑25输出至风扇的驱动电压Vf。该微处理器系统20自寄存器22、23及24存取资料进行处理，其再将处理资料输出至该寄存器23及24，其中将风扇状态资料储存于寄存器23，而改变转速/驱动电压Vf的资料储存于寄存器24。风扇2启动是利用系统启动的隐含值如刹车/运转、转速资料，使该风扇2开始运转。当风扇2运转时，控制风扇转速，以输入基频CLK作风扇转速取样频率，检测风扇实际转速信号FG，将其输出至风扇实际转速寄存器22供微处理器系统20存取。该风扇状态寄存器23的风扇状态资料经由刹车及运转控制逻辑26，检测及控制风扇2的刹车、转动及转速警示。该风扇转速设定寄存器24的改变转速/驱动电压Vf的资料经由线性变压线路控制逻辑25输出一线性变动电压至刹车及运转控制逻辑26，此时该线性变动电压是形成线性平滑变动的驱动电压，再由该刹车及运转控制逻辑26一方面根据风扇状态资料以控制风扇2的刹车、转动及转速警示，另一方面输出转速定速的驱动电压Vf至风扇2以控制风扇转速定速。本实用新型利用微处理器系统20读取及处理风扇实际转速寄存器22的实际转速，再经由风扇状态寄存器23及风扇转速设定寄存器24输出供风扇转速定速的风扇状态及转速资料。另在风扇的的转速定速过程中若风扇的的转速未达系统所设定的转速时，必须输出适当的驱动电压Vf以改变转速，因此驱动电压Vf亦不断线性变动而形成一平滑波形，使风扇转速定速于一设定转速上。本实用新型的风扇2在应用上适用于需要定速的设备上，如服务器(server)。
请再参照图1及图2所示，美国专利第5,249,741号虽在步骤12仅能利用操作系统更新温度表以决定风扇转速，其未将风扇状态、实际转速及转速设定进行运算后予以决定风扇转速，因此系统无法调整至最适当的风扇转速并使风扇转速不断进行调整。在该第5,249,741号风扇转速控制未加入风扇状态及实际转速的参数情况下，该系统无法控制风扇定速使系统内保持一定的环境温度。而本实用新型利用微处理器系统20，在风扇2启动后，其不断存取实际转速寄存器22的资料并与转速设定寄存器24的设定资料不断进行比对，再经由状态寄存器23及转速设定寄存器24输出供风扇转速定速的最佳风扇状态资料及转速资料。

Claims (4)

1、一种利用微处理器系统定速控制的风扇马达，该风扇马达包含一风扇、一微处理器系统、一总线控制逻辑、一风扇实际转速寄存器、一风扇状态寄存器、一风扇转速设定寄存器、一线性变压线路控制逻辑及一刹车及运转控制逻辑，其特征在于：该设于电源Vcc与风扇之间控制输出风扇驱动电压Vf的微处理器系统通过做为其通讯介面的总线控制逻辑分别连接至接收风扇的检测风扇实际转速信号FG的风扇实际转速寄存器、风扇状态寄存器、以及风扇转速设定寄存器；该刹车及运转控制逻辑接收风扇状态寄存器储存的状态资料、以及由该线性变压线路控制逻辑产生的一线性变动的驱动电压再输出至风扇；而该微处理器系统读取及处理实际转速寄存器的检测风扇实际转速信号FG后输出风扇状态资料及改变转速/驱动电压Vf的资料，分别储存于风扇状态寄存器及风扇转速设定寄存器。
2、根据权利要求1所述的利用微处理器系统定速控制的风扇马达，其特征在于：该线性变压线路控制逻辑连接于该风扇实际转速寄存器与风扇之间，其另连接于刹车及运转控制逻辑与风扇转速设定寄存器之间，其根据风扇转速设定寄存器的转速设定形成驱动电压Vf输出至刹车及运转控制逻辑，再由刹车及运转控制逻辑控制输出至风扇，该驱动电压Vf经该线性变压线路控制逻辑保持不断线性变动而形成一平滑波形。
3、根据权利要求2所述的利用微处理器系统定速控制的风扇马达，其特征在于：该线性变压线路控制逻辑以输入基频CLK作风扇转速取样频率，将检测风扇实际转速信号FG输出至该实际转速寄存器供该微处理器系统读取。
4、根据权利要求1所述的利用微处理器系统定速控制的风扇马达，其特征在于：该总线控制逻辑做为微处理器系统的通讯介面，其采用I2C Bus或SM Bus通讯模式以SDA及SCL方式进行传递，其分别连接至风扇实际转速寄存器、风扇状态寄存器及风扇转速设定寄存器。
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Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Kunshan Guangxing Electronics Co., Ltd.

Assignor: Jianzhun Electric Motor Industry Co., Ltd.

Contract fulfillment period: The time limit for performance of the contract expires on November 14, 2010 and the patent expires

Contract record no.: Contract filing No. 031000030091

Denomination of utility model: A fan motor with constant speed control using a microprocessor system

Granted publication date: 20020116

License type: License type general permission

Record date: 20030528

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: COMMON LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2010.11.14, EXPIRATION OF PATENT RIGHT

Name of requester: KUNSHAN GUANGXING ELECTRONICS CO., LTD.

Effective date: 20030528

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Kunshan Guangxing Electronics Co., Ltd.

Assignor: Jianzhun Electric Motor Industry Co., Ltd.

Contract fulfillment period: Contract performance deadline November 14, 2010

Contract record no.: Contract filing No. 031000030091

Denomination of utility model: A fan motor with constant speed control using a microprocessor system

Granted publication date: 20020116

License type: License type general permission

Record date: 20030528

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

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Name of requester: KUNSHAN GUANGXING ELECTRONICS CO., LTD.

Effective date: 20030528

C17 Cessation of patent right
CX01 Expiry of patent term

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Granted publication date: 20020116