CN2862170Y

CN2862170Y - 风扇转速控制装置

Info

Publication number: CN2862170Y
Application number: CN 200520130081
Authority: CN
Inventors: 林君儒
Original assignee: Enermax Technology Corp
Current assignee: Enermax Technology Corp
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2015-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种风扇转速控制装置，用以控制设于计算机机壳内的PWM风扇的转速，且该装置至少包含：一温度传感器、一讯号转换器、一脉波宽度调变器；其中，讯号转换器具有输入及输出端，分别与温度传感器及脉波宽度调变器作一电性连接，且该温度传感器另一端设于中央处理器表面，用以感测温度并将所产生的模拟讯号传递至讯号转换器而转换为数字讯号，而传至脉波宽度调变器产生一脉冲信号来控制PWM风扇转速。

Description

风扇转速控制装置

技术领域：

本实用新型涉及一种转速控制装置，尤指一种藉由侦测中央处理器温度高低来控制风扇转速的装置。

背景技术：

随着计算机系统的处理效能越来越强大，以致电源供应器经常位于全载状态而产生惊人的高温，因此，一般电源供应器于设计阶段，便须考虑其内部组件如：晶体管等，能否承受全载状态时所产生的高温；然而，现今的供应器并无法解决自身所产生的高温，以致于内部组件很难适应如此高温，而须仰赖风扇式散热器(以下简称风扇)降温，透过风扇旋转时所产生的气流，吸收供应器内部产生的热能，使其降温至内部组件可接受的温度范围。

同理地，当中央处理器频率速度越快时，机壳内的芯片、显示卡等内部组件势则须配合其速度而产生相对的高温，因此，设于负责机壳排/散热的风扇(简称系统风扇)转速需相对提高甚至全速运转，才能使计算机机壳内部温度不致造成闷热，但是，此时风扇运转产生的噪音分贝势必越高；为了达到噪音与散热效果的最佳平衡，一般系统风扇的转速设定，仅需将机壳内部温度降至内部组件可接受的温度范围即可，藉此方式来兼顾低噪音及防止组件烧毁。

但，此方式虽令内部组件不致烧毁，却可能造成温度长期处于接近内部组件所能承受温度上限范围，从而影响该组件的使用寿命及物理性质等等，若是将扇叶设定转速提高时，虽使内部组件降低温度至最佳的温度范围，但，风扇产生的噪音却会高于一般转速的噪音而无法兼顾低噪音。

目前业界研发出一种PWM(Pulse Width Modulation)技术来控制设于中央处理器(以下简称CPU)上端的风扇，其原理主要是由CPU依其内部的温度高低主动地输出电压予主机板上控制芯片(BIOS)，再由控制芯片依据此讯号产生一脉冲讯号控制风扇转速，因此，当CPU温度升高时，控制芯片产生的脉冲讯号令风扇扇叶转速提高，而当CPU内部温度因风扇转速提高而降低时，控制芯片则依CPU温度而产生令风扇转速降低的脉冲讯号，而使风扇得降低其转速，令风扇得依CPU的温度来取舍噪音与散热效能。

利用PWM讯号作为控制风扇转速的技术可使内部组件不论CPU的运算量如何，皆能令其保持一最理想温度而不致影响其内部组件的寿命及其物理性质，但此技术不仅需要CPU与主机板皆支持此技术之外，亦需使用PWM风扇，亦即，现今仅适用于Intel Pentium4以上的等级而无法使用于旧式计算机系统(Pentium4以下等级)或是AMD系统，且使用此技术之需将旧有风扇更换为PWM风扇，基于经济考虑以致现今PWM控制技术无法应用于每一计算机系统中。

因此，如何令无法支持PWM技术的计算机系统，得同样可依据CPU温度来调整达到风扇控速的功效，乃为值得钻研的课题。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的上述不足，提供一种风扇转速控制装置，借着侦测CPU温度所产生的PWM讯号来控制风扇转速，令风扇得视CPU的温度而于噪音以及散热效能间取得平衡，使内部组件得处于最佳的工作温度。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种风扇转速控制装置，该装置设于计算机机壳内部，该装置至少包含：一产生模拟讯号的温度传感器、一将模拟讯号转换为数字讯号的讯号转换器以及一产生脉波讯号控制PWM风扇转速的脉波宽度调变器，该温度传感器与所述计算机机壳内部的中央处理器相连接，该讯号转换器具有一输入端以及一输出端，且该输入端是与温度传感器电连接，而该输出端是与该脉波宽度调变器电连接。

所述PWM风扇内设的驱动电路至少包含一依脉冲讯号的工作时区来控制风扇转速的转速控制器。所述脉波宽度调变器与控制电路间进一步连接一延迟电路。所述温度传感器连接一用以连接定速风扇的数位控速器。

本实用新型所采用的另一种技术方案是：一种风扇转速控制装置，该装置设于计算机的电源供应器内，该装置至少包含：一产生模拟讯号的温度传感器、一产生脉冲讯号控制PWM风扇转速的PWM产生线路，该PWM产生线路包含一将温度传感器的模拟讯号转换为数字讯号的讯号转换器、及一用以产生脉波讯号的脉波宽度调变器，该温度传感器与所述计算机的中央处理器相连，该讯号转换器具有一输入端以及一输出端，且该输入端是与温度传感器电连接，该输出端是与该脉波宽度调变器电连接。

所述PWM风扇内设的驱动电路至少进一步包含一依脉冲讯号的工作时区来控制风扇转速的转速控制器。所述脉波宽度调变器与控制电路间连接一延迟电路。所述温度感应器连接一用以连接定速风扇的数位控速器。所述模拟控制器与温度传感器间设有一延迟电路。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：该控速装置借着侦测CPU温度所产生的PWM讯号来控制风扇转速，令风扇得视CPU的温度而于噪音以及散热效能间取得平衡，使内部组件得处于最佳的工作温度；延迟电路的使用可延迟风扇停止以及启动的时间，避免余热造成内部组件损坏以及计算机启动时产生的声波相乘作用；该装置不论是定速风扇或是PWM风扇皆可根据CPU的温度自动调整转速，达到机壳的内部组件不论CPU的运算量如何，始终保持一于理想温度的范围内。

根据上述的目的，兹举较佳二实施例并配合图式加以说明本实用新型所采用的技术手段及其功效。

附图说明：

图1为本实用新型实施例一的方块示意图一。

图2为图1所示实施例的脉波讯号占周期的90％的波形示意图。

图3为图1所示实施例的脉波讯号与风扇扇叶转速的配合示意图。

图4为本实用新型实施例二的方块示意图。

图5为本实用新型实施例三的方块示意图。

图6为本实用新型实施例四的方块示意图，包含一数位控速器。

图7为本实用新型实施例五的方块示意图，包含延迟电路。

标号说明：

20 温度传感器 30 讯号转换器

40 脉波宽度调变器 50 PWM风扇

50’定速风扇 51 驱动电路

511 转速控制器 52、52’ 扇叶

60 延迟电路 70 数位控速器

S PWM产生线路 F1 第一范围

F2 第二范围

具体实施方式：

实施例1，请参阅图1至图3，本实用新型风扇转速控制装置，装设于内部具CPU以及主机板等组件的计算机机壳内，用以控制PWM风扇50(以下简称风扇)的转速，而本实用新型并不限定风扇需设于机壳何处，只要是可达到对机壳的内部组件散热皆可，该装置主要包含：一温度传感器20、一讯号转换器30、一脉波宽度调变器40；其中，温度传感器20的感应端是设于CPU上，用以感应其表面的温度并依温度的高低而产生模拟讯号，并传至讯号转换器30内进行讯号的转换，令PWM风扇50得以依该讯号而调整其转速。

而前述的讯号转换器30，用以将模拟讯号转换为数字讯号，其二端具有一输入端及一输出端，其中输入端是与该温度传感器20作一电性连接，而输出端则是与脉波宽度调变器40作一电性连接，如图1所不。

而脉波宽度调变器40，则是根据讯号转换器30提供的数字讯号条件来产生一脉波讯号，且当温度传感器20所感测的温度不同时，该脉波宽度调变器40产生脉波讯号的工作时区比例相对不相同，亦即当温度传感器20感测温度较低时，该脉波宽度调变器40产生脉波讯号的工作时区占整周期的比例相对较低，反之，该工作时区所占周期相对的比例越高；而PWM风扇50则是依据脉波讯号的工作时区所占的比例来决定风扇转速，如图2所示，借着风扇的驱动电路51所包含的转速控制器511中所设定的脉波的工作时区到达到哪一程度时，而需增加多少风扇转速的设定值，如图3所示，例如：当转速控制器511设定第一范围F1为脉波信号的工作时区占周期C的20～40％之间，扇叶转速即以线性加速至3000rpm/min～4000rpm/min间，如图3所示；而当转速控制器511设定第二范围F2为脉波信号的工作时区为周期C的40％～60％之间，扇叶即以线性加速至4000rpm/min～5000rpm/min间，而脉波信号的工作时区超过60％(超过第二范围F2)时，扇叶52即线性加速至全转速(风扇的极限转速)，藉此，PWM风扇50得依据CPU温度高度所产生的脉波讯号来调整扇叶52转速，不仅令PWM风扇50于噪音及散热效能间取得最佳平衡外，更有效地提升风扇以及机壳的内部组件的使用寿命。

请再次参阅图3，更进一步的说明，当CPU刚开始运算时，其表面的温度传感器20测得的温度讯号是透过讯号转换器30将模拟讯号转换为脉波宽度调变器40可接受的数字讯号，脉波宽度调变器40便依据所输入的数字讯号产生工作时区比例较低的脉波讯号，此时，该脉波讯号并未符合风扇的转速控制的第一及第二范围，因此，PWM风扇50即以额定转速(预先设定的固定转速)来运转，当计算机执行3D运算或是游戏等高运算量的程序时，由于CPU运算量大增而相对地产生高热，因此，温度传感器20感测的温度讯号相同透过讯号转换器30转换，而令脉波宽度调变器40产生的脉波讯号的工作时区比例相对提高，其中，当该讯号的工作时区比例符合转速控制器的第一范围F1(20％至40％间)时，即控制PWM风扇50扇叶52即以线性加速方式提高至第一范围所设定的转速范围(3000rpm～4000rpm间)；而当该其工作时区的比例符合转速控制器511的第二范围F2(20％至40％间)时，即控制PWM风扇50的扇叶52以线性加速方式提高至第二范围F2所设定的转速范围(4000rpm～5000rpm间)，甚至当其工作时区超过第二范围F2的比例时，扇叶52即以全转速(风扇的极限转速)来运转。

实施例2，请参阅图4，其与实施例1原理大致相同，不同的是：该脉波宽度调变器40与该转速控制器511间，为了避免计算机机壳内的余热尚未排除而造成机壳的内部组件因闷热而损坏，于PWM风扇50与脉波宽度调变器40间增设一延迟电路60，用以延迟风扇停止时间，令PWM风扇50于计算机关机时得继续将机壳内的余热排出，而当电源供应器启动时，为了防制PWM风扇50产生的噪音与其它装置产生的噪音产生相乘作用，且由于刚开机时机壳的内部温度尚未上升至危害内部组件的程度，因此，延迟电路60亦可延迟PWM风扇50的启动时间，而延迟电路60的延迟开/关机的时间并不限定。

实施例3，请参阅图5，其大致与实施例2相同，不同的是：温度传感器20不仅可产生一模拟讯号传至讯号转换器30，亦可同时将该讯号同时传至一般定速风扇50’，令定速风扇50’得同样依据CPU的温度来调整扇叶52’转速，其方式是于该定速风扇50’的驱动电路51’与温度传感器间设一数位控速器70，该控速器是根据所测得该传感器的模拟讯号来而调整定速风扇50’转速，不仅可产生数字讯号(脉冲讯号)来控制PWM风扇50，亦可透过模拟讯号来控制定速风扇50’，因此，透过本实用新型风扇转速控制装置不论是定速风扇50’或是PWM风扇50皆可根据CPU的温度自动调整转速，达到机壳的内部组件不论CPU的运算量如何，始终保持一于理想温度的范围内。

实施例4，请参阅图6，该风扇转速控制装置亦可设于专门供应计算机系统电源的电源供应器内部，用以控制该供应器的PWM风扇50或是控制机壳内部的系统风扇，令该风扇得依CPU的温度而适时的将其转速提高，该装置至少包含：一温度传感器20、一PWM产生线路S以及一数位控速器70；其中，用以控制PWM风扇50的PWM产生线路S，包含：一讯号转换器30、一脉波宽度调变器40，且该讯号转换器30具有一输入端以及输出端，并分别与其中该温度传感20以及脉波宽度调变器40作一电性连接，使该讯号转换器30得将温度传感器20产生的模拟讯号转换为数字讯号，而传至该脉波宽度调变器40产生一脉冲讯号来控制PWM风扇50。

而用以控制一般定速风扇的数位控速器70，同样具有一输入及输出端，并分别与温度传感器20及定速风扇50’作一电性连接，使该定速风扇50’得依CPU的温度而作一转速调整，使设于电源供应器的转速控制装置不仅可藉前述的PWM产生线路S来控制PWM风扇50，亦可透过与温度传感器20电性连接的数位控速器70来控制定速风扇50’，使一般旧式机壳所装的定速风扇50’亦可依据CPU的温度来控速，而达到噪音值以及散热效果间的最佳平衡状态。

实施例5，请参阅图7，该实施例与实施例4大致相同，不同的是包含一延迟电路。如图所示，其中该脉波宽度调变器40与该转速控制器511间，与第一实施例相同地设有一可延迟风扇停止及启动时间的延迟电路60；当电源供应器关闭(即计算机关机)时，避免计算机机壳内的余热未排除造成闷热，损坏CPU、主机板等内部组件，可透过该延迟电路60来控制PWM风扇50停止的时间，令该定速PWM风扇50于计算机关机时得继续排除机壳内部的余热；而当电源供应器启动(即计算机开机)时，由于机壳内部温度尚未至危害内部组件的程度，因此，透过延迟电路60来延迟风扇50启动时间，避免PWM风扇50产生的噪音与其它装置的噪音造成声波相乘作用。

相同地，前述延迟电路60亦可设于数位控速器70与温度传感器20之间，用以延迟风扇50’停止以及启动的时间，避免余热造成内部组件损坏以及计算机启动时产生的声波相乘作用。

Claims

1.一种风扇转速控制装置，该装置设于计算机机壳内部，其特征在于：该装置至少包含：一产生模拟讯号的温度传感器、一将模拟讯号转换为数字讯号的讯号转换器以及一产生脉波讯号控制PWM风扇转速的脉波宽度调变器，该温度传感器与所述计算机机壳内部的中央处理器相连接，该讯号转换器具有一输入端以及一输出端，且该输入端是与温度传感器电连接，而该输出端是与该脉波宽度调变器电连接。

2.根据权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述PWM风扇内设的驱动电路至少包含一依脉冲讯号的工作时区来控制风扇转速的转速控制器。

3.根据权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述脉波宽度调变器与控制电路间进一步连接一延迟电路。

4.根据权利要求1所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述温度传感器连接一用以连接定速风扇的数位控速器。

5.一种风扇转速控制装置，该装置设于计算机的电源供应器内，其特征在于：该装置至少包含：一产生模拟讯号的温度传感器、一产生脉冲讯号控制PWM风扇转速的PWM产生线路，该PWM产生线路包含一将温度传感器的模拟讯号转换为数字讯号的讯号转换器、及一用以产生脉波讯号的脉波宽度调变器，该温度传感器与所述计算机的中央处理器相连，该讯号转换器具有一输入端以及一输出端，且该输入端是与温度传感器电连接，该输出端是与该脉波宽度调变器电连接。

6.根据权利要求5所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述PWM风扇内设的驱动电路至少进一步包含一依脉冲讯号的工作时区来控制风扇转速的转速控制器。

7.根据权利要求5所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述脉波宽度调变器与控制电路间连接一延迟电路。

8.根据权利要求5所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述温度感应器连接一用以连接定速风扇的数位控速器。

9.根据权利要求8所述的风扇转速控制装置，其特征在于：所述模拟控制器与温度传感器间设有一延迟电路。