JP2006325389A

JP2006325389A - ファン制御装置及び方法

Info

Publication number: JP2006325389A
Application number: JP2006080544A
Authority: JP
Inventors: Chia-Feng Wu; 家豊呉; Cheng-Chieh Liu; 政杰劉; Ching-Sen Hsieh; 清森謝; Tsung-Jung Hsieh; 宗融謝; Yao Lung Huang; 躍龍黄
Original assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-11-30
Also published as: TW200642256A; US7164249B2; TWI282208B; US20060263072A1

Abstract

【課題】ファンの実回転速度を正確に制御するファン制御装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明によるファン制御装置は、リファレンス回転速度信号を受信することによりファンの回転速度を制御するファン制御装置であって、第１リファレンス信号と第２リファレンス信号を生成するリファレンス信号生成モジュールと、前記第１リファレンス信号と前記第２リファレンス信号を受信するとともに、前記リファレンス回転速度信号と前記第１リファレンス信号及び前記第２リファレンス信号に基づいて、目標回転速度信号を生成する回転速度補正モジュールと、前記目標回転速度信号を受信するとともに、前記目標回転速度信号に基づいて、前記ファンを駆動する駆動信号を生成するファン駆動モジュールと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファン制御装置及び方法に関し、特にファンの実回転速度を正確に制御するファン制御装置及び方法に関する。

ファンは、多くの電子装置に設けられ、ファン制御装置によってファンの回転速度を調整することにより、各種の電子装置を順調に放熱させる。

図１Aは、従来のファン制御装置を示すブロック図である。図１Aに示すように、従来のファン制御装置は、ファンブレードセンサ１１と、駆動チップ１２と、デジタル／アナログコンバータ１３と、を備える。ファンブレードセンサ１１は、ファン１４のファンブレード位置を測定し、測定値１１１を生成する。駆動チップ１２は、測定値１１１を受信するとともに、測定値１１１に基づいて、ファン１４の各モータコイルを交替的に作動させファン１４を持続的に運転させるように制御する制御信号１２１を生成する。デジタル／アナログコンバータ１３は、パルス幅変調信号１３１を直流信号１３２に変換することにより、ファン１４の各モータコイルを交替的に作動させるように駆動する。

図１B は、もう一つの従来のファン制御装置を示すブロック図である。図１Bに示すように、従来のファン制御装置は、ファンブレードセンサ１５と、デジタル／アナログコンバータ１６と、駆動チップ１７と、を備える。ファンブレードセンサ１５は、ファン１８のファンブレード位置を測定し、測定値１５１を生成する。デジタル／アナログコンバータ１６は、パルス幅変調信号１６１を直流信号１６２に変換する。駆動チップ１７は、測定値１５１と直流信号１６２を受信するとともに、測定値１５１と直流信号１６２に基づいて、ファン１８の各モータコイルを交替的に作動させるように駆動する駆動信号１７１を生成する。

ここで、パルス幅変調信号１３１（または１６１）の電圧値または電圧パルス間のサンプリングにより把握されたデューティー比は、ファンの目標回転速度を決定することができる。デジタル／アナログコンバータは、パルス幅変調信号の電圧値または電圧パルス間のサンプリングにより把握されたデューティー比に基づいて、生成した直流信号の電圧値も対応した線形関係変化を発生させ、さらにファン１４（または１８）が異なる回転速度を発生するように駆動することにより、ファンの実回転速度がパルス幅変調信号で決定する目標回転速度にあるように制御する。

なお、図２Aと図２Bに示すように、ファンの実回転速度と目標回転速度との関係は、もともと線形関係L１であるはずが、ファンのモータがヒステリシス、摩擦力や慣性などに影響されるため、上向きの放物線関係L２または下向きの放物線関係L３となり、ファンの実回転速度を正確に制御することができない。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、ファンの実回転速度を正確に制御するファン制御装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるファン制御装置は、リファレンス回転速度信号を受信することによりファンの回転速度を制御するファン制御装置であって、第１リファレンス信号と第２リファレンス信号を生成するリファレンス信号生成モジュールと、前記第１リファレンス信号と前記第２リファレンス信号を受信するとともに、前記リファレンス回転速度信号と前記第１リファレンス信号及び前記第２リファレンス信号に基づいて、目標回転速度信号を生成する回転速度補正モジュールと、前記目標回転速度信号を受信するとともに、前記目標回転速度信号に基づいて、前記ファンを駆動する駆動信号を生成するファン駆動モジュールと、を備える。

また、本発明によるファン制御方法は、リファレンス回転速度信号を受信することによりファンの回転速度を制御するファン制御方法であって、第１リファレンス信号と第２リファレンス信号とを生成するリファレンス信号生成ステップと、前記リファレンス回転速度信号と前記第１リファレンス信号及び前記第２リファレンス信号に基づいて、目標回転速度信号を生成する目標回転速度信号生成ステップと、前記目標回転速度信号に基づいて、前記ファンを駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成ステップとを含む。

本発明のファン制御装置によれば、回転速度補正モジュールは、リファレンス回転速度信号と第１リファレンス信号及び第２リファレンス信号に基づいて目標回転速度信号を生成し、そして、ファン駆動モジュールは、上記目標回転速度信号に基づいて、ファンを駆動する駆動信号を生成するため、ファンの実回転速度がリファレンス回転速度信号で決定する目標回転速度にあるように正確に制御することができ、ファンの実回転速度と目標回転速度との間の非線形関係を改善することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施例におけるファン制御装置及び方法について説明する。

図３に示すように、本発明の好適な実施例におけるファン制御装置２は、リファレンス回転速度信号S_refvを受信することにより、ファン４の回転速度を制御する。ファン制御装置２は、リファレンス信号生成モジュール２１と、回転速度補正モジュール３と、ファン駆動モジュール２２と、を備える。

リファレンス信号生成モジュール２１は、第１リファレンス信号S_ref１と第２リファレンス信号S_ref２を生成する。回転速度補正モジュール３は、第１リファレンス信号S_ref１と第２リファレンス信号S_ref２を受信するとともに、リファレンス回転速度信号S_refvと第１リファレンス信号S_ref１及び第２リファレンス信号S_ref２に基づいて、目標回転速度信号S_tarを生成する。ファン駆動モジュール２２は、目標回転速度信号S_tarを受信するとともに、目標回転速度信号S_tarに基づいて、ファン４を駆動する駆動信号S_driveを生成する。

また、ファン制御装置２は、さらに、ファン４のファンブレード位置を測定することによりファンブレード位置信号S_fanを生成するファン検出モジュール２３を備える。ファン駆動モジュール２２は、目標回転速度信号S_tarとファンブレード位置信号S_fanに基づいて、ファン４を駆動する駆動信号S_driveを生成する。本実施例において、ファン駆動モジュール２２は、ファン４の第１モータコイルと第２モータコイルとを交替的に作動させるように駆動する駆動信号S_driveを生成する。

本実施例において、リファレンス信号生成モジュール２１と回転速度補正モジュール３は、例えば、マイクロ制御装置、マイクロプロセッサやデジタル信号プロセッサなどに実行されるプログラムコードであり、ファームウェア制御によってファン駆動モジュール２２とファン４を制御する。リファレンス回転速度信号S_refvは、ファン４の一つの目標回転速度値を設定することができる。第１リファレンス信号S_ref１と第２リファレンス信号S_ref２は、例えばプログラムコードにおけるパラメータや変数である。目標回転速度信号S_tarは、例えば、ファン４が目標回転速度値に達するように駆動する駆動電圧値である。

一方、回転速度補正モジュール３は、例えば、直接に電子回路から構成されてもよく、ハードウェアによってファン駆動モジュール２２と、ファン駆動モジュール２２を介してファン４を制御する。リファレンス信号生成モジュール２１は、例えば、電源供給や固定電圧レベル生成を行う信号発生装置などの電子回路である。

また、本実施例において、リファレンス回転速度信号S_refvは、例えば、パルス幅変調信号である。第１リファレンス信号S_ref１と第２リファレンス信号S_ref２及び目標回転速度信号S_tarは、例えば、直流電圧信号である。

リファレンス回転速度信号S_refvの電圧値または電圧パルス間のデューティー比は、ファン４の目標回転速度を決定する。回転速度補正モジュール３は、リファレンス回転速度信号S_refvの電圧値または電圧パルス間のデューティー比のみに基づくのではなく、さらに第１リファレンス信号S_ref１と第２リファレンス信号S_ref２も基づくため、生成した目標回転速度信号S_tarの電圧値も相対な変化を生じる。

ファン駆動モジュール２２は、目標回転速度信号S_tarを受信するとともに、目標回転速度信号S_tarに基づいてファン４を駆動する駆動信号S_driveを生成する。これにより、ファン４の実回転速度がリファレンス回転速度信号S_refvで決定する目標回転速度にあるように制御することができ、さらに、ファン４の実回転速度と目標回転速度との間には線形関係があり(図４A参照)、そして、ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号S_refvの電圧値（または電圧パルス間のデューティー比）との間にも、線形関係がある(図４B参照)。

なお、本実施例において、第２リファレンス信号S_ref２を調整することにより、回転速度補正モジュール３の制御特性を変更することができ、図４A〜図４Fに示すように、ファン４の実回転速度が、リファレンス回転速度信号S_refvで代表する目標回転速度と線形関係となるだけではなく(図４A参照)、ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号S_refvの電圧値（または電圧パルス間のデューティー比）との関係に多様な変化を持たせる(図４B〜図４F参照)ため、様々な要請に応じてファンの回転速度を適切に調整することができる。

図５に示すように、本実施例において、回転速度補正モジュール３は、基準バイアスユニット３１と、補正変換ユニット３２と、増幅ユニット３３とを有する。

基準バイアスユニット３１は、第１リファレンス信号S_ref１とリファレンス回転速度信号S_refvに基づいて、基準回転速度信号S_baseを生成する。本実施例において、基準バイアスユニット３１は、それぞれ点Q１に電気的に接続される複数の抵抗R１〜R３を有する。第１リファレンス信号S_ref１は、抵抗R１に入力される。リファレンス回転速度信号S_refvは、抵抗R２に入力され、基準回転速度信号S_baseを生成する。

補正変換ユニット３２は、第２リファレンス信号S_ref２と基準回転速度信号S_baseを受信するとともに、第２リファレンス信号S_ref２と基準回転速度信号S_baseに基づいて、目標回転速度信号S_tarを生成する。

一方、リファレンス信号生成モジュール２１は、さらに、第３リファレンス信号S_ref３を生成する。補正変換ユニット３２は、第２リファレンス信号S_ref２と第３リファレンス信号S_ref３及び基準回転速度信号S_baseに基づいて、目標回転速度信号S_tarを生成する。

本実施例において、補正変換ユニット３２は、入力回路３２４と、バイアス回路３２１と、平滑回路３２２と、反転保護回路３２３と、を有する。

バイアス回路３２１は、第３リファレンス信号S_ref３と基準回転速度信号S_baseを受信するとともに、基準回転速度信号S_baseと第３リファレンス信号S_ref３に基づいてバイアス信号S_biaを生成する。平滑回路３２２は、反転保護回路３２３を介してバイアス信号S_biaを受信するとともに、バイアス信号S_biaに基づいて目標回転速度信号S_tarを生成する。

本実施例において、バイアス回路３２１は、抵抗R４とトランジスタBJT１とを有する。抵抗R４は、トランジスタBJT１のコレクタに電気的に接続される。第３リファレンス信号S_ref３は、抵抗R４に入力される。基準回転速度信号S_baseは、トランジスタBJT１のベースに入力されるとともに、トランジスタBJT１のコレクタにおいてバイアス信号S_biaを生成する。ここで、トランジスタBJT１は、例えば、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどのトランジスタである。

入力回路３２４は、第２リファレンス信号S_ref２を受信する。本実施例において、入力回路３２４は、抵抗R６を有する。第２リファレンス信号S_ref２は、抵抗R６に入力される。

反転保護回路３２３は、バイアス回路３２１と平滑回路３２２との間に電気的に接続される。本実施例において、反転保護回路３２３は、バイアス回路３２１と平滑回路３２２との間に電気的に接続されるダイオードD１を有する。なお、ダイオードD１は、他の高抵抗素子に変更しても良い。

平滑回路３２２は、バイアス信号S_biaを受信するとともに、入力回路３２４に電気的に接続されることにより、目標回転速度信号S_tarを生成する。本実施例において、平滑回路３２２は、抵抗R５と、抵抗R５と並列に接続されるコンデンサC１とを有する。抵抗R５、コンデンサC１、抵抗R６、反転保護回路３２３のダイオードD１は、点Q２に電気的に接続される。第２リファレンス信号S_ref２は、抵抗R６に入力される。バイアス信号S_biaは、ダイオードD１に入力される。抵抗R５とコンデンサC１は、バイアス信号S_biaと第２リファレンス信号S_ref２に基づいて点Q２において目標回転速度信号S_tarを生成する。

増幅ユニット３３は、補正変換ユニット３２とファン駆動モジュール２２との間に電気的に接続され、目標回転速度信号S_tarを増幅する。本実施例において、増幅ユニット３３は、図５に示すように、増幅器OP１と、抵抗R７と、抵抗R８と、を有する。増幅器OP１と抵抗R７と、抵抗R８とから増幅器回路を構成する。目標回転速度信号S_tarは、増幅ユニット３３によって増幅された後、ファン駆動モジュール２２に出力される。

本実施例において、第２リファレンス信号S_ref２、第３リファレンス信号S_ref３、抵抗R５と抵抗R６を調整することにより、回転速度補正モジュール３の制御特性を変更することができるため、ファン４の実回転速度が、リファレンス回転速度信号S_refvで決定する目標回転速度と線形関係となるだけではなく(図４A参照)、ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号S_refvの電圧値（または電圧パルス間のデューティー比）との関係に多様な変化を持たせる(図４B〜図４F参照)ため、様々な要請に応じてファンの回転速度を適切に調整することができる。

次に、図６に示すように、本発明の好適な実施例におけるファン制御方法を説明する。なお、本実施例のファン制御方法は、図３〜図５のファン制御装置に適用することができる。本発明に係るファン制御方法は、リファレンス回転速度信号を受信することによりファンの回転速度を制御し、ステップP１〜ステップP３を含む。

ステップP１では、第１リファレンス信号と第２リファレンス信号とを生成する。

ステップP２では、リファレンス回転速度信号と第１リファレンス信号及び第２リファレンス信号に基づいて目標回転速度信号を生成する。ステップP２では、まず、第１リファレンス信号とリファレンス回転速度信号に基づいて、基準回転速度信号を生成し、それから、第２リファレンス信号と基準回転速度信号に基づいて、目標回転速度信号を生成する。

ステップP３では、目標回転速度信号に基づいて、ファンを駆動する駆動信号を生成する。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

従来のファン制御装置を示すブロック図である。従来のファン制御装置を示すブロック図である。従来のファン制御装置におけるファンの実回転速度と目標回転速度との関係を示す図である。従来のファン制御装置におけるファンの実回転速度と目標回転速度との関係を示す図である。本発明に係るファン制御装置を示すブロック図である。本発明のファン制御装置におけるファンの実回転速度と目標回転速度との関係を示す図である。ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号の電圧値との関係を示す図である。ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号の電圧値との関係を示す図である。ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号の電圧値との関係を示す図である。ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号の電圧値との関係を示す図である。ファン４の実回転速度とリファレンス回転速度信号の電圧値との関係を示す図である。本発明に係るファン制御装置における回転速度補正モジュールを示すブロック図である。本発明に係るファン制御方法を示すフロー図である。

符号の説明

１１ファンブレードセンサ
１１１測定値
１２駆動チップ
１２１制御信号
１３デジタル／アナログコンバータ
１３１パルス幅変調信号
１３２直流信号
１４ファン
１５ファンブレードセンサ
１５１測定値
１６デジタル／アナログコンバータ
１６１パルス幅変調信号
１６２直流信号
１７駆動チップ
１７１駆動信号
１８ファン
２ファン制御装置
２１リファレンス信号生成モジュール
２２ファン駆動モジュール
２３ファン検出モジュール
３回転速度補正モジュール
３１基準バイアスユニット
３２補正変換ユニット
３２１バイアス回路
３２２平滑回路
３２３反転保護回路
３２４入力回路
３３増幅ユニット
４ファン

Claims

リファレンス回転速度信号を受信することによりファンの回転速度を制御するファン制御装置であって、
第１リファレンス信号と第２リファレンス信号を生成するリファレンス信号生成モジュールと、
前記第１リファレンス信号と前記第２リファレンス信号を受信するとともに、前記リファレンス回転速度信号と前記第１リファレンス信号及び前記第２リファレンス信号に基づいて、目標回転速度信号を生成する回転速度補正モジュールと、
前記目標回転速度信号を受信するとともに、前記目標回転速度信号に基づいて、前記ファンを駆動する駆動信号を生成するファン駆動モジュールと、
を備えることを特徴とするファン制御装置。
前記リファレンス回転速度信号は、パルス幅変調信号である、ことを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
前記第１リファレンス信号と前記第２リファレンス信号及び前記目標回転速度信号は、直流電圧信号である、ことを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
前記回転速度補正モジュールは、前記第１リファレンス信号と前記リファレンス回転速度信号に基づいて、基準回転速度信号を生成する基準バイアスユニットと、前記第２リファレンス信号と前記基準回転速度信号を受信するとともに、前記第２リファレンス信号と前記基準回転速度信号に基づいて前記目標回転速度信号を生成する補正変換ユニットと、を有することを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
前記リファレンス信号生成モジュールは、さらに第３リファレンス信号を生成し、前記補正変換ユニットは、前記第２リファレンス信号と前記第３リファレンス信号及び前記基準回転速度信号に基づいて、前記目標回転速度信号を生成する、ことを特徴とする請求項４に記載のファン制御装置。
前記補正変換ユニットは、前記第３リファレンス信号と前記基準回転速度信号を受信するとともに、前記基準回転速度信号と前記第３リファレンス信号に基づいてバイアス信号を生成するバイアス回路と、前記第２リファレンス信号を受信する入力回路と、前記バイアス信号を受信するとともに、前記入力回路に電気的に接続されることにより前記目標回転速度信号を生成する平滑回路と、を有することを特徴とする請求項５に記載のファン制御装置。
前記補正変換ユニットは、さらに、前記バイアス回路と前記平滑回路との間に電気的に接続される反転保護回路と、を有することを特徴とする請求項６に記載のファン制御装置。
前記回転速度補正モジュールは、さらに、前記補正変換ユニットと前記ファン駆動モジュールとの間に電気的に接続され、前記目標回転速度信号を増幅する、増幅ユニットと、有することを特徴とする請求項４に記載のファン制御装置。
前記ファンのファンブレード位置を測定することによりファンブレード位置信号S_fanを生成するファン検出モジュールと、をさらに備え、前記ファン駆動モジュールは、前記目標回転速度信号と前記ファンブレード位置信号に基づいて、前記ファンを駆動する前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
リファレンス回転速度信号を受信することによりファンの回転速度を制御するファン制御方法であって、
第１リファレンス信号と第２リファレンス信号とを生成するリファレンス信号生成ステップと、
前記リファレンス回転速度信号と前記第１リファレンス信号及び前記第２リファレンス信号に基づいて、目標回転速度信号を生成する目標回転速度信号生成ステップと、
前記目標回転速度信号に基づいて、前記ファンを駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成ステップと、
を含むことを特徴とするファン制御方法。
前記リファレンス回転速度信号は、パルス幅変調信号である、ことを特徴とする請求項１０に記載のファン制御方法。
前記第１リファレンス信号と前記第２リファレンス信号及び前記目標回転速度信号は、直流電圧信号である、ことを特徴とする請求項１０に記載のファン制御方法。
前記目標回転速度信号生成ステップは、前記第１リファレンス信号と前記リファレンス回転速度信号に基づいて、基準回転速度信号を生成する基準回転速度信号生成ステップと、前記第２リファレンス信号と前記基準回転速度信号に基づいて、前記目標回転速度信号を生成する目標回転速度信号生成ステップと、を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載のファン制御方法。
前記リファレンス信号生成ステップでは、第３リファレンス信号を生成し、前記目標回転速度信号生成ステップでは、さらに、前記第３リファレンス信号に基づいて、前記目標回転速度信号を生成する、ことを特徴とする請求項１３に記載のファン制御方法。
前記ファンのファンブレード位置を測定することによりファンブレード位置信号を生成する測定ステップと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１０に記載のファン制御方法。
前記駆動信号生成ステップでは、さらに、前記ファンブレード位置信号に基づいて、前記ファンを駆動する前記駆動信号を生成する、ことを特徴とする請求項１５に記載のファン制御方法。