本考案はモーター制御回路に一般に関連し、特に、モーターの回転速度もまた、現在制御されたモーターによって作動する冷却ファンによって冷却されている特定の放熱性の構成要素を囲む周囲温度により調節されるモーターの回転速度を制御する方法に関する。本考案はモーター制御回路にも関連する。
様々な電子装置は通常、電子装置が作動する場合に熱を生成する放熱性の構成要素を有する。放熱性の構成要素を冷却するために、電子装置が含まれる筐体から温風を排気するために多くの場合ファンが使用される。例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ等において、CPUの動作周波数は次第に高くなり、CPUの発熱量は増加する。したがって、コンピュータまたは類似した電子装置は、筐体内部で空気を循環させるのを補助するため、および、許容可能な範囲内で筐体内部の周囲温度を維持するため、一つ以上の冷却ファンを含む。ファンにより提供される増加した気流は、特に増加して、システム操作に悪影響を与える可能性がある余熱を取り除く際の補助を一般的に提供する。冷却ファンの使用は特に比較的高い動作温度を有する特定の中央処理装置(CPU)のための適当な動作を確実にするのに有効である。これらのファンは、DC制御されたモーターによって作動される。同様に、電源装置等において、電源装置の負荷は次第に高くなり、放熱性の構成要素の発熱量を増加させる。したがって、電源装置または類似した電子装置は、筐体内部で空気を循環させる際の補助のため、および、筐体内部の周囲温度を許容可能な範囲内で維持するために一つ以上の冷却ファンを含む。ファンにより提供される増加した気流は、特に増加し、システム操作に悪影響を与える可能性がある余熱を取り除く際の補助を一般的に提供する。冷却ファンの使用は特に、比較的高い動作温度を有する電源装置の構成要素の適当な動作を確実にするのに有効である。これらのファンは、DC制御されたモーターによって作動される。実際、DC制御されたモーターによって作動される冷却ファンは、冷却を必要とする各種の放熱性の構成要素を冷却するために多くの用途において使うことができる。
電気エネルギを節約し、かつ、不必要に高い気流によって生じるノイズを下げるため、モーターの回転速度は、多くの場合制御可能であることが期待される。例えば、モーターは一般に、CPUが過熱した場合にはその最高速度で作動することが必要とされ、一方で、CPUがすでに冷却されているまたはスタンバイ・モードの場合、エネルギを節約しかつうるさいノイズを減少するためにモーターの回転速度は適宜下げられることが期待される。
特許文献1にて開示したように、システムのファンの制御は、ファン制御アルゴリズムを実行しているファン制御ユニットを一般的に含む。ファン制御アルゴリズムは、システム筐体から温風を排気するように構成される一つ以上のファンを制御する方法を決定する可能性がある。例えば、ファン制御アルゴリズムは、検出された周囲温度によりファンの速度が増減されるべきことを特定する可能性がある。そのような制御アルゴリズムはまた、ファンの速度を下げ、最低回転数でファンの動作を継続するのを可能にすることを含む可能性がある。
特許文献2にて開示したように、サーミスタによって検出される環境空気の温度によりコンピュータにおけるファンの速度の制御を示唆する。ファンを作動するモーターに供給される電流は、トランジスタによって制御される。トランジスタの基部は、サーミスタを含む回路に連結される。気温が28°Cより低い場合、低温分圧器はモーターに一定の低電圧を提供する。気温が40°Cより高い場合、高温分圧器はモーターに一定の高電圧を提供する。したがって、モーターに供給される電圧は、28°Cより下で一定であり、線状に増加して、また40°Cより高くなると一定である。図1を参照すると、特許文献3にて開示したように、先行技術の従来回路における周囲温度によりモーターに供給される電圧の曲線の斜視図が図示される。図1に示すように、垂直軸は電圧を示し、水平軸は温度センサで測定される周囲温度を示す。下降した温度Tminより下で、一定の電圧Vminはモーターに供給される。上昇した温度Tmaxより上で、一定の電圧Vmaxはモーターに供給される。TminおよびTmaxとの間で、モーターに供給される電圧は周囲温度の線形関数であり、VminおよびVmaxの間で変化する。
特許文献3において示されるタイプの温度制御のために、三つの独立したパラメータの設定が必要である。第一は、最小のファン速度Uminである。第二は、ファンがその最低速度で作動する下降した温度Tminである。第三は、ファンがその最高速度で作動する上昇した温度Tmaxである。先行技術回路においては、これらの三つのパラメータの制御は容易ではない。しかしながら、これらのパラメータは、ファンが使用されるコンピュータシステムのタイプに適応する必要がある。
図2を参照すると、特許文献4にて開示したように、先行技術の従来の回路において周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の斜視図が図示される。図2に示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される周囲温度を示す。周囲温度が下降した温度Tminより低い場合、モーターはより低い一定の回転速度Uminで作動する。周囲温度が上昇した温度Tmaxより高い場合、モーターはより高い一定の回転速度Umaxで、または、その最大回転速度で作動する。周囲温度がTminからTmaxの範囲である場合、モーターの回転速度は温度の線形関数であり、UminおよびUmaxの間で変化する。
米国特許第7,425,812号明細書
米国特許第5,687,079号明細書
米国特許第6,617,815号明細書
米国特許公開第2005/0047762号明細書
本考案の主な目的は、ファンのなしの動作モード、サイレント動作モード、および冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで、周囲温度が下降した温度よりも低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動し、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。
本考案の別の目的は、ファンのなしの動作モード、サイレント動作モード、および冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで、周囲温度が下降した温度より高く、上昇した温度よりも低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動し、モーターは一定の回転速度で作動する。
本考案のさらに別の目的は、ファンのなしの動作モード、サイレント動作モード、および冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで、周囲温度が上昇した温度より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動し、モーターの回転速度はその温度の線形関数または曲率関数である。
本考案の別の目的は、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む二つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで周囲温度が閾値温度より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動し、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。
本考案の別の目的は、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む二つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで周囲温度が閾値温度より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動し、モーターの回転速度はその温度の線形関数または曲率関数である。
請求項1の考案は、電子システムの筐体内部に応用され、温度を検出し、モーターの回転速度を決定し、
第一の閾値温度、第二の閾値温度を含み、並びに該第一の閾値温度及び該第二の閾値温度によりモーター制御回路の三つの動作モードを定義し、
該筐体内部の温度が該第一の閾値温度より低い場合、該モーター制御回路は回転速度がゼロの第一の動作モード、
且つ該筐体内部の温度が該第一の閾値温度より高く、該第二の閾値温度より低い場合、該モーター制御回路は一定の回転速度の第二の動作モード、
筐体内部の温度が該第二の閾値温度より高い場合、該モーター制御回路は該温度の関数により、回転速度が該一定の回転速度と最大回転速度との間にあることを決定する第三の動作モードであることを特徴とするモーター制御回路としている。
請求項2の考案は、前記モーターの前記回転速度が温度の線形関数であり、該モーターが前記冷却動作モードで作動する場合、前記一定の回転速度と前記最大回転速度との間で変化することを特徴とする請求項1記載のモーター制御回路としている。
請求項3の考案は、前記モーターの前記回転速度が温度の曲率関数であり、該モーターが前記冷却動作モードで作動する場合、前記一定の回転速度と前記最大回転速度との間で変化することを特徴とする請求項1記載のモーター制御回路としている。
本考案は、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路および方法を提供することができる。周囲温度が下降した温度より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。周囲温度が下降した温度より高くかつ上昇した温度より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは一定の回転速度で作動する。周囲温度が上昇した温度より高い場合、モーターの回転速度は温度の線形関数である。
先行技術の従来の回路の温度によりモーターに供給される電圧の曲線の図を示す。
先行技術の従来の回路の周囲温度と関連したモーターの該回転速度の曲線の図を示す。
電子システムが本考案の第一の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
本考案の第一の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
本考案の第一の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
電子システムが本考案の第二の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
図本考案の第二の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
図本考案の第二の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
電子システムが本考案の第三の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
本考案の第三の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
本考案の第三の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
電子システムが本考案の第四の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
本考案の第四の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
本考案の第四の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
本考案の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
図3Aを参照すると、第一の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図3Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される周囲温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の三つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度、すなわち下降した温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度T1より高くかつ第二の閾値温度、すなわち上昇した温度T2より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは、低い一定の回転速度U1、すなわちモーターの最小回転速度で作動する。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第二の閾値温度T2より高い場合、モーターの回転速度は周囲温度の線形関数であり、回転速度U1および回転速度Umaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である可能性がある。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT2からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると線状に増加する。
図3Bを参照すると、本考案の第一の好ましい実施態様によるモーターの制御回路の図が示される。図3Aに示すように周囲温度と関連してモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様が示される。図3Bに示すように、モーター200の回転速度を制御するために適用される制御回路100は、101で示されるサーミスタTR1、102で示されるTR2、103で示されるトランジスタSW1、104で示されるSW2、105で示される抵抗器R1、106で示されるR2、107で示されるR3、108で示されるR4、109で示されるR5、110で示されるキャパシタC1、111で示されるC2、および、112で示されるリファレンス・レギュレータVRを含む。サーミスタ101、102は、室温(25°C)で100オームから30メガオームまで変化する抵抗を有する現在生産されている温度センサとして利用される。一般的に言って、100kより上の高抵抗ユニットは例えば150°Cから315°Cまでの高温で使用され、中間の抵抗ユニットは66°Cから150°Cの中間の温度で使用され、100から1kの低抵抗ユニットは、−73°Cから66°Cまでの低温を測定する。好ましくは、筐体のセンサ領域はサーミスタに設定される、または、サーミスタは筐体の中央に位置決めされ、そこでその温度はコンピュータ、サーバ、電源装置等の異なる構成要素の周囲温度を表す。
サーミスタ101は電圧VCCおよび接地間で抵抗器105と直列に連結され、VCCでは通常のコンピュータシステムまたは動力供給システムにおいて12ボルト提供される。サーミスタ102もまた、電圧VCCおよび接地間で抵抗器106と直列に連結される。本考案の一つの特徴によれば、キャパシタンスC1を有するキャパシタ110は、サーミスタ101と並列に連結される。キャパシタ110は、ノイズを減少するために利用される。トランジスタ103の基部は、抵抗器105およびサーミスタ101の間で連結される。トランジスタ103のエミッタは接地され、トランジスタ103のコレクタはトランジスタ104の基部に連結される。トランジスタ104の基部は、抵抗器108および抵抗器109の間で連結される。抵抗器108、抵抗器109およびリファレンス・レギュレータ112を含む直列回路は、電圧VCCおよび接地の間で連結される。リファレンス・レギュレータ112の陽極端子は接地され、リファレンス・レギュレータ112の陰極端子は抵抗器109と直列に連結される。リファレンス・レギュレータ112の基準端子は、抵抗器106およびサーミスタ102間で連結される。キャパシタ111は、サーミスタ102と並列に連結される。モーター200は接地およびトランジスタ104のエミッタの間で連結され、トランジスタ104のコレクタは電圧VCCに連結される。抵抗器107は、トランジスタ104のエミッタと、抵抗器106およびサーミスタ102間のノードとの間で連結される。したがって、モーター200に適用される電圧VCCは、トランジスタ103の伝導状態に従ってトランジスタ104により制御される。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより下である場合、サーミスタ101の抵抗はサーミスタ101の形質に起因して十分に高く、サーミスタ101および抵抗器105の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割した電圧VTh1がトランジスタ103の基部に適用されかつトランジスタ103をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ104のオフは、モーターを停止するように、モーター200に供給される直流電圧VCCを止める効果を有する。したがって、ファンなしの動作モードの下で、電気エネルギを節約することができ、出力損失および動力効率が改善されるように、不必要に気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ101の抵抗はサーミスタ101の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101および抵抗器105の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1がトランジスタ103の基部に適用され、トランジスタ103をオフにするようにその抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ102の形質に起因するサーミスタ102の抵抗は減少し、サーミスタ102および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3は減少し、リファレンス・レギュレータ112に適用され、そこで分割された電圧VTh3は、リファレンス・レギュレータ112の出力電圧VDを例えばリファレンス入力電圧VRefのように第一の低電圧レベルで維持するため、リファレンス・レギュレータ112のリファレンス入力電圧VRefより高い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。リファレンス・レギュレータ112は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。サーミスタ102および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3は、サーミスタ102および抵抗器106の抵抗によって決定される。抵抗器106の抵抗は、分割された電圧VTh3をリファレンス・レギュレータ112のリファレンス入力電圧VRefより高く維持し、第一の低電圧レベルに電圧VDを維持するため、プロンプト値を設定する可能性がある。したがって、抵抗器108、109およびリファレンス・レギュレータ112の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh2は、第二の低電圧レベルに維持され、かつ、トランジスタ104に適用され、低い一定の回転速度U1でモーター200を駆動する。その結果、サイレント動作モードの下で、出力損失および動力効率が改善されるように、不必要に高い気流によって生じるノイズを下げる効果を有することができる。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第二の閾値温度T2例えば80°Cより高い場合、サーミスタ101の抵抗はサーミスタ101の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101および抵抗器105の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1は、トランジスタ103の基部に適用され、トランジスタ103をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、周囲温度が筐体の第二の閾値温度T2例えば80°Cより高い場合、サーミスタ102の抵抗はサーミスタ102の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ102および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ112に適用され、そこで、分割された電圧VTh3が電圧VDを線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ112のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、モーター200の回転速度が周囲温度の増加によって線状に増加するように、抵抗器108、109およびリファレンス・レギュレータ112の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh2は線状に増加し、トランジスタ104に適用される。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3を調整するため抵抗器107を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モータ200の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図3Cを参照すると、本考案の第一の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路が図示される。この図は、図3Aに示すように周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図3Cに示すように、モーター200´の回転速度を制御するために適用される制御回路100´は、101´で示されるサーミスタTR1´、102´で示されるTR2´、103´で示されるトランジスタSW1´、104´で示されるSW2´、105´で示される抵抗器R1´、106´で示されるR2´、107´で示されるR3´、108´で示されるR4´、109´で示されるR5´、114´で示されるR6´、115´で示されるR7´、116´で示されるR8´、117´で示されるR9´、110´で示されるキャパシタC1´、111´で示されるC2´、112´で示されるリファレンス・レギュレータVR´、およびPWMIC118´を含む。サーミスタ101、102は、温度センサとして利用される。好ましくは、筐体のセンサ領域はサーミスタに設定される、または、サーミスタは筐体の中央で位置決めされ、そこでその温度は、コンピュータ、サーバ、電源装置等の異なる構成要素の温度を表す。
サーミスタ101´は、電圧VCC´および接地間で抵抗器105´と直列に連結され、VCC´では通常のコンピュータシステムまたは動力供給システムにおいて12ボルト提供される。サーミスタ102´もまた、電圧VCC´および接地間で抵抗器106´と直列に連結される。本考案の一つの特徴によれば、キャパシタンスC1´を有するキャパシタ110´は、サーミスタ101´と並列に連結される。キャパシタ110´は、ノイズを減少するために利用される。トランジスタ103´の基部は、抵抗器105´およびサーミスタ101´の間で連結される。トランジスタ103´のエミッタは接地される。抵抗器108´、抵抗器109´およびリファレンス・レギュレータ112´を含む直列回路は、電圧VCC´および接地の間で連結される。リファレンス・レギュレータ112´の陽極端子は接地され、リファレンス・レギュレータ112´の陰極端子は抵抗器109´と直列に連結される。リファレンス・レギュレータ112´の基準端子は、抵抗器106´およびサーミスタ102´間で連結される。キャパシタ111´は、サーミスタ102´と並列に連結される。トランジスタ103´のコレクタは、抵抗器108´および抵抗器109´間のノードに連結される。抵抗器107´は、リファレンス・レギュレータ112´の基準端子と、抵抗器108´および抵抗器109´の間のノードとの間で連結される。抵抗器114´および抵抗器115´を含む直列回路は、トランジスタ103´のコレクタの間で連結され、接地される。PWMIC118´は、VCC、Vin、PWMおよびGNDの四つの端子を有する。PWMIC118´の端子VCCは、電圧VCC´に連結される。PWMIC118´の端子Vinは、抵抗器114´および抵抗器115´の間のノードに連結される。PWMIC118´の端子GNDは接地される。トランジスタ104´の基部は、抵抗器116´およびPWMIC118´の端子PWMの一つの端子に連結される。抵抗器116´の他の端子は、電圧VCC´およびモーター200´に連結される抵抗器117´の一つの端子に連結される。トランジスタ104´のエミッタは、接地される。モーター200´は、抵抗器117により接地およびトランジスタ104´のコレクタ間で連結される。したがって、モーター200´に適用される電圧VCC´は、トランジスタ103´の伝導状態に従ってトランジスタ104によって制御される。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ101´の抵抗は、サーミスタ101´の形質に起因して十分に高く、サーミスタ101´および抵抗器105´の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1´が、トランジスタ103´の基部に適用され、トランジスタ103´をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、端子Vinの入力電圧は、第一の閾値電圧例えば0.8ボルトより低く設定され、トランジスタ104のオフは、モーターを停止するため、モーター200´に供給される直流電圧VCC´を止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ101´の抵抗はサーミスタ101´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101´および抵抗器105´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ103´の基部に適用され、トランジスタ103´をオフにするようにその抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ102´の形質に起因するサーミスタ102´の抵抗は減少し、サーミスタ102´および抵抗器106´の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3´は減少し、リファレンス・レギュレータ112´に適用され、そこで分割された電圧VTh3´は、リファレンス・レギュレータ112´の出力電圧VD´を例えばリファレンス入力電圧VRefのように第一の低電圧レベルで維持するため、リファレンス・レギュレータ112´のリファレンス入力電圧VRefより高い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。リファレンス・レギュレータ112´は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。サーミスタ102´および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh3´は、サーミスタ102´および抵抗器106´の抵抗によって決定される。抵抗器106´の抵抗は、分割された電圧VTh3´をリファレンス・レギュレータ112´のリファレンス入力電圧VRef´より高く維持し、第一の低電圧レベルに電圧VD´を維持するため、プロンプト値を設定する可能性がある。したがって、抵抗器108´、109´、114´、115´およびリファレンス・レギュレータ112´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh2´は、第二の低電圧レベル、例えば1.8ボルトに維持され、低い一定の回転速度U1でモーター200´を駆動するためにPWMIC118´の端子PWMが50%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、PWMIC118´の端子Vinに適用される。その結果、サイレント動作モードの下で、出力損失および動力効率が改善されるように、不必要に高い気流によって生じるノイズを下げる効果を有することができる。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ101´の抵抗はサーミスタ101´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101´および抵抗器105´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ103´の基部に適用され、トランジスタ103´をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、周囲温度が筐体の第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ102´の抵抗はサーミスタ102´の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ102´および抵抗器106´の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3´が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ112´に適用され、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ112´のリファレンス入力電圧VRef´より低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、抵抗器108´、109´、114´、115´およびリファレンス・レギュレータ112´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター200´を駆動するため、PWMIC118´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、線状に増加し、かつ、PWMIC118´の端子Vinに適用される。モーター200´の回転速度は、周囲温度の増加により線状に増加する。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3´を調整するため抵抗器107´を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター200´の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図4Aを参照すると、第二の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図4Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の三つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度、すなわち下降した温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度T1より高くかつ第二の閾値温度、すなわち上昇した温度T2より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは、一定の回転速度U1で作動する。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第二の閾値温度T2より高い場合、モーターの回転速度は周囲温度の線形関数であり、回転速度U1および回転速度Umaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT1からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると曲線状に増加する。
図4Bを参照すると、本考案の第二の好ましい実施態様によるモーターの制御回路の図が示される。図4Aに示すように周囲温度と関連してモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様が示される。図4Bで示す回路は、図3Bで示す回路にほぼ類似している。本考案の第二の好ましい実施態様において、313で示されるサーミスタTR3が、302で示されるサーミスタTR2と並列に連結するために加えられ、そこで、図4Bに示すように302で示されるサーミスタTR2の機能は、図3Bで示ように102で示されるサーミスタTR2の機能と同じである。したがって、本考案の第二の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードを作動する制御回路の作業原理は、本考案の第一の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードを作動する制御回路の作業原理にほぼ類似している。第一の好ましい実施態様および第二の好ましい実施態様の間の冷却動作モードにおける作業原理は主に異なる。
図4Bに示すように、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ313と並列のサーミスタ302の抵抗は、サーミスタ312および抵抗器306と並列したサーミスタ302の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が曲線状に減少し、かつ、リファレンス・レギュレータ312に適用されるように、それらの抵抗が温度によって変化するサーミスタ313と並列するサーミスタ302の形質に起因して曲線状に減少し、そこで、分割された電圧VTh3は、電圧VDを曲線状に増加させるため、リファレンス・レギュレータ312のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定される。したがって、抵抗器308、309およびリファレンス・レギュレータ312の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh2は、電子装置が含まれる筐体内部で、モーター400の回転速度が周囲温度の増加により曲線状に増加するように、曲線状に増加し、かつ、トランジスタ304に適用される。その結果、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にするのに特に有効であるように、モーター400の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
図4Cを参照すると、本考案の第二の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路の図が示される。図4Aに示すように周囲温度と関連してモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様が示される。図4Cで示す回路は、図3Cで示す回路にほぼ類似している。本考案の第二の好ましい実施態様において、313´で示されるサーミスタTR3´が、302´で示されるサーミスタTR2´と並列に連結するために加えられ、そこで、図4Cに示すように302´で示されるサーミスタTR2´の機能は、図3Cで示ように102´で示されるサーミスタTR2´の機能と同じである。したがって、本考案の第二の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードを作動する制御回路の作業原理は、本考案の第一の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードで作動する制御回路の作業原理にほぼ類似している。第一の好ましい実施態様および第二の好ましい実施態様の間の冷却動作モードにおける作業原理は主に異なる。
図4Cに示すように、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、周囲温度が筐体の第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ302´の抵抗は、サーミスタ313´および抵抗器306´の並列したサーミスタ302´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh3´が曲線状に減少し、かつ、リファレンス・レギュレータ112´に適用されるように、それらの抵抗が温度によって変化するサーミスタ313´と並列したサーミスタ302´の形質に起因して曲線状に減少し、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を曲線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ312´のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定される。したがって、抵抗器308´、309´、314´、315´およびリファレンス・レギュレータ312´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター200´を駆動するため、PWMIC118´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、線状に増加し、かつ、PWMIC118´の端子Vinに適用される。モーター200´の回転速度は、周囲温度の増加により曲線状に増加する。したがって、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター200´の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
図5Aを参照すると、第三の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図5Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の二つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動する。モーターが冷却動作モードで作動する場合、モーターの回転速度は周囲温度の線形関数であり、回転速度U1およびUmaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT1からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると線状に増加する。
図5Bを参照すると、第三の本考案の好ましい実施態様によるモーターの制御回路が図示される。図5Aに示すように、周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図5Bで示す回路は、図3Bで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、電子装置が含まれる筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ501の抵抗は、サーミスタ501の形質に起因して十分に高く、サーミスタ501および抵抗器505の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1が、トランジスタ503の基部に適用され、トランジスタ503をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ504のオフは、モーターを停止するため、モーター600に供給される直流電圧VCCを止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ501の抵抗はサーミスタ501の形質に起因して十分に低く、サーミスタ501および抵抗器505の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1がトランジスタ503の基部に適用され、トランジスタ503をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ502の抵抗はサーミスタ502の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ502および抵抗器506の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ512に適用され、そこで、分割された電圧VTh3が電圧VDを線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ512のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。ファレンス・レギュレータ112は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。したがって、抵抗器508、509、およびリファレンス・レギュレータ512の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じた分割された電圧VTh2は、モーター600の回転速度を電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度の増加により線状に増加するように、線状に増加し、かつ、トランジスタ504に適用される。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3´を調整するため抵抗器507´を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター600の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図5Cを参照すると、第三の本考案の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路が図示される。図5Aに示すように、周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図5Cで示す回路は、図3Cで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体における温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ501´の抵抗は、サーミスタ501´の形質に起因して十分に高く、サーミスタ501´および抵抗器505´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´が、トランジスタ503´の基部に適用され、トランジスタ503´をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ504´のオフは、モーターを停止するため、モーター600´に供給される直流電圧VCC´を止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ501´の抵抗はサーミスタ501´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ501´および抵抗器505´の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ503´の基部に適用され、トランジスタ503´をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ502´の抵抗はサーミスタ502´の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ502´および抵抗器506´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh3´が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ512´に適用され、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ512´のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。ファレンス・レギュレータ112´は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。したがって、抵抗器508´、509´、514´、515´およびリファレンス・レギュレータ512´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター600´を駆動するため、PWMIC518´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、線状に増加し、かつ、PWMIC518´の端子Vinに適用される。モーター600´の回転速度は、周囲温度の増加により線状に増加する。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3´を調整するため抵抗器507´を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター600´の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図6Aを参照すると、第四の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図6Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の二つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動する。モーターが冷却動作モードで作動する場合、モーターの回転速度は周囲温度の曲率関数であり、回転速度U1およびUmaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT1からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると曲線状に増加する。
図6Bを参照すると、第四の本考案の好ましい実施態様によるモーターの制御回路が図示される。図6Aに示すように、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図6Bで示す回路は、図4Bで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体における温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ701の抵抗は、サーミスタ701の形質に起因して十分に高く、サーミスタ701および抵抗器705の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1が、トランジスタ703の基部に適用され、トランジスタ703をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ704のオフは、モーターを停止するため、モーター800に供給される直流電圧VCCを止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ701の抵抗はサーミスタ701の形質に起因して十分に低く、サーミスタ701および抵抗器705の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1がトランジスタ703の基部に適用され、トランジスタ703をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ702の抵抗はサーミスタ702の形質に起因して曲線状に減少し、サーミスタ702および抵抗器706の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が曲線状に減少し、リファレンス・レギュレータ712に適用され、そこで、分割された電圧VTh3が電圧VDを曲線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ712のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、抵抗器708、709、およびリファレンス・レギュレータ712の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じた分割された電圧VTh2は、モーター800の回転速度が、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度の増加により曲線状に増加するように、曲線状に増加してトランジスタ704に適用される。したがって、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター800の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
図6Cを参照すると、第四の本考案の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路が図示される。図6Aに示すように、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図6Cで示す回路は、図4Cで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体における温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ701´の抵抗は、サーミスタ701´の形質に起因して十分に高く、サーミスタ701´および抵抗器705´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´が、トランジスタ703´の基部に適用され、トランジスタ703´をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ704´のオフは、モーターを停止するため、モーター800´に供給される直流電圧VCC´を止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ701´の抵抗はサーミスタ701´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ701´および抵抗器705´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ703´の基部に適用され、トランジスタ703´をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ702´の抵抗はサーミスタ702´の形質に起因して曲線状に減少し、サーミスタ702´および抵抗器706´の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3´が曲線状に減少し、リファレンス・レギュレータ712´に適用され、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を曲線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ712´のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、抵抗器708´、709´、714´、715´およびリファレンス・レギュレータ712´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター800を駆動するため、PWMIC718´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、曲線状に増加し、かつ、PWMIC718´の端子Vinに適用される。モーター800の回転速度は、周囲温度の増加により曲線状に増加する。したがって、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター800´の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
結果的に、本考案は、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路および方法を提供することができる。周囲温度が下降した温度より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。周囲温度が下降した温度より高くかつ上昇した温度より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは一定の回転速度で作動する。周囲温度が上昇した温度より高い場合、モーターの回転速度は温度の線形関数である。
以上述べたことは、本考案の実施例にすぎず、本考案の実施の範囲を限定するものではなく、本考案の権利請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本考案の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
200 モーター
100 制御回路
101 サーミスタTR1
102 サーミスタTR2
103 トランジスタSW1
104 トランジスタSW2
105 抵抗器R1
106 抵抗器R2
107 抵抗器R3
108 抵抗器R4
109 抵抗器R5
110 キャパシタC1
111 キャパシタC2
112 リファレンス・レギュレータVR
本考案は電子装置用温度制御装置に係り、特に、放熱性の構成要素を包含する電子装置を収容する筐体内の温度により、該電子装置の冷却ファンを駆動するモーターの回転速度を制御するのに用いられる、電子装置用温度制御装置に関する。
様々な電子装置は通常、電子装置が作動する場合に熱を生成する放熱性の構成要素を有する。放熱性の構成要素を冷却するために、電子装置が含まれる筐体から温風を排気するために多くの場合ファンが使用される。例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ等において、CPUの動作周波数は次第に高くなり、CPUの発熱量は増加する。したがって、コンピュータまたは類似した電子装置は、筐体内部で空気を循環させるのを補助するため、および、許容可能な範囲内で筐体内部の周囲温度を維持するため、一つ以上の冷却ファンを含む。ファンにより提供される増加した気流は、特に増加して、システム操作に悪影響を与える可能性がある余熱を取り除く際の補助を一般的に提供する。冷却ファンの使用は特に比較的高い動作温度を有する特定の中央処理装置(CPU)のための適当な動作を確実にするのに有効である。これらのファンは、DC制御されたモーターによって作動される。同様に、電源装置等において、電源装置の負荷は次第に高くなり、放熱性の構成要素の発熱量を増加させる。したがって、電源装置または類似した電子装置は、筐体内部で空気を循環させる際の補助のため、および、筐体内部の周囲温度を許容可能な範囲内で維持するために一つ以上の冷却ファンを含む。ファンにより提供される増加した気流は、特に増加し、システム操作に悪影響を与える可能性がある余熱を取り除く際の補助を一般的に提供する。冷却ファンの使用は特に、比較的高い動作温度を有する電源装置の構成要素の適当な動作を確実にするのに有効である。これらのファンは、DC制御されたモーターによって作動される。実際、DC制御されたモーターによって作動される冷却ファンは、冷却を必要とする各種の放熱性の構成要素を冷却するために多くの用途において使うことができる。
電気エネルギを節約し、かつ、不必要に高い気流によって生じるノイズを下げるため、モーターの回転速度は、多くの場合制御可能であることが期待される。例えば、モーターは一般に、CPUが過熱した場合にはその最高速度で作動することが必要とされ、一方で、CPUがすでに冷却されているまたはスタンバイ・モードの場合、エネルギを節約しかつうるさいノイズを減少するためにモーターの回転速度は適宜下げられることが期待される。
特許文献1にて開示したように、システムのファンの制御は、ファン制御アルゴリズムを実行しているファン制御ユニットを一般的に含む。ファン制御アルゴリズムは、システム筐体から温風を排気するように構成される一つ以上のファンを制御する方法を決定する可能性がある。例えば、ファン制御アルゴリズムは、検出された周囲温度によりファンの速度が増減されるべきことを特定する可能性がある。そのような制御アルゴリズムはまた、ファンの速度を下げ、最低回転数でファンの動作を継続するのを可能にすることを含む可能性がある。
特許文献2にて開示したように、サーミスタによって検出される環境空気の温度によりコンピュータにおけるファンの速度の制御を示唆する。ファンを作動するモーターに供給される電流は、トランジスタによって制御される。トランジスタの基部は、サーミスタを含む回路に連結される。気温が28°Cより低い場合、低温分圧器はモーターに一定の低電圧を提供する。気温が40°Cより高い場合、高温分圧器はモーターに一定の高電圧を提供する。したがって、モーターに供給される電圧は、28°Cより下で一定であり、線状に増加して、また40°Cより高くなると一定である。図1を参照すると、特許文献3にて開示したように、先行技術の従来回路における周囲温度によりモーターに供給される電圧の曲線の斜視図が図示される。図1に示すように、垂直軸は電圧を示し、水平軸は温度センサで測定される周囲温度を示す。下降した温度Tminより下で、一定の電圧Vminはモーターに供給される。上昇した温度Tmaxより上で、一定の電圧Vmaxはモーターに供給される。TminおよびTmaxとの間で、モーターに供給される電圧は周囲温度の線形関数であり、VminおよびVmaxの間で変化する。
特許文献3において示されるタイプの温度制御のために、三つの独立したパラメータの設定が必要である。第一は、最小のファン速度Uminである。第二は、ファンがその最低速度で作動する下降した温度Tminである。第三は、ファンがその最高速度で作動する上昇した温度Tmaxである。先行技術回路においては、これらの三つのパラメータの制御は容易ではない。しかしながら、これらのパラメータは、ファンが使用されるコンピュータシステムのタイプに適応する必要がある。
図2を参照すると、特許文献4にて開示したように、先行技術の従来の回路において周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の斜視図が図示される。図2に示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される周囲温度を示す。周囲温度が下降した温度Tminより低い場合、モーターはより低い一定の回転速度Uminで作動する。周囲温度が上昇した温度Tmaxより高い場合、モーターはより高い一定の回転速度Umaxで、または、その最大回転速度で作動する。周囲温度がTminからTmaxの範囲である場合、モーターの回転速度は温度の線形関数であり、UminおよびUmaxの間で変化する。
米国特許第7,425,812号明細書
米国特許第5,687,079号明細書
米国特許第6,617,815号明細書
米国特許公開第2005/0047762号明細書
本考案の主な目的は、ファンのなしの動作モード、サイレント動作モード、および冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで、周囲温度が下降した温度よりも低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動し、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。
本考案の別の目的は、ファンのなしの動作モード、サイレント動作モード、および冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで、周囲温度が下降した温度より高く、上昇した温度よりも低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動し、モーターは一定の回転速度で作動する。
本考案のさらに別の目的は、ファンのなしの動作モード、サイレント動作モード、および冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで、周囲温度が上昇した温度より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動し、モーターの回転速度はその温度の線形関数または曲率関数である。
本考案の別の目的は、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む二つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで周囲温度が閾値温度より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動し、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。
本考案の別の目的は、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む二つの動作モードを有するモーター制御回路を提供することであり、そこで周囲温度が閾値温度より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動し、モーターの回転速度はその温度の線形関数または曲率関数である。
請求項1の考案は、電子装置用温度制御装置において、
電子装置を収容する筐体と、
ファンであって、該筐体内に設置され、モーターを具え、該モーターにより駆動され該筐体内で回転する、上記ファンと、
制御回路であって、該モーターに電気的に接続され、複数の温度センサを具え、該制御回路は、該温度センサが該筐体内の温度が第一の閾値温度より低いことを検出する時、該モーターを制御して回転速度がゼロである第一の動作モードとなし、該温度センサが該筐体内の温度が該第一の閾値温度より高く、第二の閾値温度より低いことを検出する時、該モーターを制御して一定の回転速度の第二の動作モードとなし、該温度センサが該筐体内の温度が該第二の閾値温度より高いことを検出する時、該モーターを制御して第三の動作モードとなし、該第三の動作モードにおいて、該モーターの回転速度は該一定の回転速度と最大回転速度の間とし且つ温度の関数とする、上記制御回路と、
を包含することを特徴とする、電子装置用温度制御装置としている。
請求項2の考案は、前記第三の動作モードにおける該モーターの回転速度が温度の線形関数であり、該モーターが前記第三の動作モードで作動する時、前記一定の回転速度と前記最大回転速度との間で変化することを特徴とする請求項1記載の電子装置用温度制御装置としている。
請求項3の考案は、前記第三の動作モードにおける該モーターの回転速度が温度の曲率関数であり、該モーターが前記第三の動作モードで作動する時、前記一定の回転速度と前記最大回転速度との間で変化することを特徴とする請求項1記載の電子装置用温度制御装置としている。
本考案は、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路および方法を提供することができる。周囲温度が下降した温度より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。周囲温度が下降した温度より高くかつ上昇した温度より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは一定の回転速度で作動する。周囲温度が上昇した温度より高い場合、モーターの回転速度は温度の線形関数である。
先行技術の従来の回路の温度によりモーターに供給される電圧の曲線の図を示す。
先行技術の従来の回路の周囲温度と関連したモーターの該回転速度の曲線の図を示す。
電子システムが本考案の第一の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
本考案の第一の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
本考案の第一の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
電子システムが本考案の第二の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
図本考案の第二の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
図本考案の第二の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
電子システムが本考案の第三の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
本考案の第三の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
本考案の第三の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
電子システムが本考案の第四の好ましい実施例により含まれる筐体内部の温度と関連したモーターの回転速度の図を示す。
本考案の第四の好ましい実施形態によるモーターの制御回路の図を示す。
本考案の第四の好ましい実施形態によるモーターの他の制御回路の図を示す。
本考案の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
図3Aを参照すると、第一の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図3Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される周囲温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の三つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度、すなわち下降した温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度T1より高くかつ第二の閾値温度、すなわち上昇した温度T2より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは、低い一定の回転速度U1、すなわちモーターの最小回転速度で作動する。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第二の閾値温度T2より高い場合、モーターの回転速度は周囲温度の線形関数であり、回転速度U1および回転速度Umaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である可能性がある。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT2からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると線状に増加する。
図3Bを参照すると、本考案の第一の好ましい実施態様によるモーターの制御回路の図が示される。図3Aに示すように周囲温度と関連してモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様が示される。図3Bに示すように、モーター200の回転速度を制御するために適用される制御回路100は、101で示されるサーミスタTR1、102で示されるTR2、103で示されるトランジスタSW1、104で示されるSW2、105で示される抵抗器R1、106で示されるR2、107で示されるR3、108で示されるR4、109で示されるR5、110で示されるキャパシタC1、111で示されるC2、および、112で示されるリファレンス・レギュレータVRを含む。サーミスタ101、102は、室温(25°C)で100オームから30メガオームまで変化する抵抗を有する現在生産されている温度センサとして利用される。一般的に言って、100kより上の高抵抗ユニットは例えば150°Cから315°Cまでの高温で使用され、中間の抵抗ユニットは66°Cから150°Cの中間の温度で使用され、100から1kの低抵抗ユニットは、−73°Cから66°Cまでの低温を測定する。好ましくは、筐体のセンサ領域はサーミスタに設定される、または、サーミスタは筐体の中央に位置決めされ、そこでその温度はコンピュータ、サーバ、電源装置等の異なる構成要素の周囲温度を表す。
サーミスタ101は電圧VCCおよび接地間で抵抗器105と直列に連結され、VCCでは通常のコンピュータシステムまたは動力供給システムにおいて12ボルト提供される。サーミスタ102もまた、電圧VCCおよび接地間で抵抗器106と直列に連結される。本考案の一つの特徴によれば、キャパシタンスC1を有するキャパシタ110は、サーミスタ101と並列に連結される。キャパシタ110は、ノイズを減少するために利用される。トランジスタ103の基部は、抵抗器105およびサーミスタ101の間で連結される。トランジスタ103のエミッタは接地され、トランジスタ103のコレクタはトランジスタ104の基部に連結される。トランジスタ104の基部は、抵抗器108および抵抗器109の間で連結される。抵抗器108、抵抗器109およびリファレンス・レギュレータ112を含む直列回路は、電圧VCCおよび接地の間で連結される。リファレンス・レギュレータ112の陽極端子は接地され、リファレンス・レギュレータ112の陰極端子は抵抗器109と直列に連結される。リファレンス・レギュレータ112の基準端子は、抵抗器106およびサーミスタ102間で連結される。キャパシタ111は、サーミスタ102と並列に連結される。モーター200は接地およびトランジスタ104のエミッタの間で連結され、トランジスタ104のコレクタは電圧VCCに連結される。抵抗器107は、トランジスタ104のエミッタと、抵抗器106およびサーミスタ102間のノードとの間で連結される。したがって、モーター200に適用される電圧VCCは、トランジスタ103の伝導状態に従ってトランジスタ104により制御される。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより下である場合、サーミスタ101の抵抗はサーミスタ101の形質に起因して十分に高く、サーミスタ101および抵抗器105の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割した電圧VTh1がトランジスタ103の基部に適用されかつトランジスタ103をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ104のオフは、モーターを停止するように、モーター200に供給される直流電圧VCCを止める効果を有する。したがって、ファンなしの動作モードの下で、電気エネルギを節約することができ、出力損失および動力効率が改善されるように、不必要に気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ101の抵抗はサーミスタ101の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101および抵抗器105の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1がトランジスタ103の基部に適用され、トランジスタ103をオフにするようにその抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ102の形質に起因するサーミスタ102の抵抗は減少し、サーミスタ102および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3は減少し、リファレンス・レギュレータ112に適用され、そこで分割された電圧VTh3は、リファレンス・レギュレータ112の出力電圧VDを例えばリファレンス入力電圧VRefのように第一の低電圧レベルで維持するため、リファレンス・レギュレータ112のリファレンス入力電圧VRefより高い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。リファレンス・レギュレータ112は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。サーミスタ102および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3は、サーミスタ102および抵抗器106の抵抗によって決定される。抵抗器106の抵抗は、分割された電圧VTh3をリファレンス・レギュレータ112のリファレンス入力電圧VRefより高く維持し、第一の低電圧レベルに電圧VDを維持するため、プロンプト値を設定する可能性がある。したがって、抵抗器108、109およびリファレンス・レギュレータ112の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh2は、第二の低電圧レベルに維持され、かつ、トランジスタ104に適用され、低い一定の回転速度U1でモーター200を駆動する。その結果、サイレント動作モードの下で、出力損失および動力効率が改善されるように、不必要に高い気流によって生じるノイズを下げる効果を有することができる。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第二の閾値温度T2例えば80°Cより高い場合、サーミスタ101の抵抗はサーミスタ101の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101および抵抗器105の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1は、トランジスタ103の基部に適用され、トランジスタ103をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、周囲温度が筐体の第二の閾値温度T2例えば80°Cより高い場合、サーミスタ102の抵抗はサーミスタ102の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ102および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ112に適用され、そこで、分割された電圧VTh3が電圧VDを線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ112のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、モーター200の回転速度が周囲温度の増加によって線状に増加するように、抵抗器108、109およびリファレンス・レギュレータ112の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh2は線状に増加し、トランジスタ104に適用される。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3を調整するため抵抗器107を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モータ200の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図3Cを参照すると、本考案の第一の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路が図示される。この図は、図3Aに示すように周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図3Cに示すように、モーター200´の回転速度を制御するために適用される制御回路100´は、101´で示されるサーミスタTR1´、102´で示されるTR2´、103´で示されるトランジスタSW1´、104´で示されるSW2´、105´で示される抵抗器R1´、106´で示されるR2´、107´で示されるR3´、108´で示されるR4´、109´で示されるR5´、114´で示されるR6´、115´で示されるR7´、116´で示されるR8´、117´で示されるR9´、110´で示されるキャパシタC1´、111´で示されるC2´、112´で示されるリファレンス・レギュレータVR´、およびPWMIC118´を含む。サーミスタ101、102は、温度センサとして利用される。好ましくは、筐体のセンサ領域はサーミスタに設定される、または、サーミスタは筐体の中央で位置決めされ、そこでその温度は、コンピュータ、サーバ、電源装置等の異なる構成要素の温度を表す。
サーミスタ101´は、電圧VCC´および接地間で抵抗器105´と直列に連結され、VCC´では通常のコンピュータシステムまたは動力供給システムにおいて12ボルト提供される。サーミスタ102´もまた、電圧VCC´および接地間で抵抗器106´と直列に連結される。本考案の一つの特徴によれば、キャパシタンスC1´を有するキャパシタ110´は、サーミスタ101´と並列に連結される。キャパシタ110´は、ノイズを減少するために利用される。トランジスタ103´の基部は、抵抗器105´およびサーミスタ101´の間で連結される。トランジスタ103´のエミッタは接地される。
抵抗器108´、抵抗器109´およびリファレンス・レギュレータ112´を含む直列回路は、電圧VCC´および接地の間で連結される。リファレンス・レギュレータ112´の陽極端子は接地され、リファレンス・レギュレータ112´の陰極端子は抵抗器109´と直列に連結される。リファレンス・レギュレータ112´の基準端子は、抵抗器106´およびサーミスタ102´間で連結される。キャパシタ111´は、サーミスタ102´と並列に連結される。トランジスタ103´のコレクタは、抵抗器108´および抵抗器109´間のノードに連結される。抵抗器107´は、リファレンス・レギュレータ112´の基準端子と、抵抗器108´および抵抗器109´の間のノードとの間で連結される。抵抗器114´および抵抗器115´を含む直列回路は、トランジスタ103´のコレクタの間で連結され、接地される。PWMIC118´は、VCC、Vin、PWMおよびGNDの四つの端子を有する。PWMIC118´の端子VCCは、電圧VCC´に連結される。PWMIC118´の端子Vinは、抵抗器114´および抵抗器115´の間のノードに連結される。PWMIC118´の端子GNDは接地される。トランジスタ104´の基部は、抵抗器116´およびPWMIC118´の端子PWMの一つの端子に連結される。抵抗器116´の他の端子は、電圧VCC´およびモーター200´に連結される抵抗器117´の一つの端子に連結される。トランジスタ104´のエミッタは、接地される。モーター200´は、抵抗器117により接地およびトランジスタ104´のコレクタ間で連結される。したがって、モーター200´に適用される電圧VCC´は、トランジスタ103´の伝導状態に従ってトランジスタ104によって制御される。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ101´の抵抗は、サーミスタ101´の形質に起因して十分に高く、サーミスタ101´および抵抗器105´の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1´が、トランジスタ103´の基部に適用され、トランジスタ103´をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、端子Vinの入力電圧は、第一の閾値電圧例えば0.8ボルトより低く設定され、トランジスタ104のオフは、モーターを停止するため、モーター200´に供給される直流電圧VCC´を止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ101´の抵抗はサーミスタ101´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101´および抵抗器105´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ103´の基部に適用され、トランジスタ103´をオフにするようにその抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路がサイレント動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第一の閾値温度T1、例えば50°Cより高く、第二の閾値温度T2、例えば80°Cより低い場合、サーミスタ102´の形質に起因するサーミスタ102´の抵抗は減少し、サーミスタ102´および抵抗器106´の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3´は減少し、リファレンス・レギュレータ112´に適用され、そこで分割された電圧VTh3´は、リファレンス・レギュレータ112´の出力電圧VD´を例えばリファレンス入力電圧VRefのように第一の低電圧レベルで維持するため、リファレンス・レギュレータ112´のリファレンス入力電圧VRefより高い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。リファレンス・レギュレータ112´は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。サーミスタ102´および抵抗器106の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh3´は、サーミスタ102´および抵抗器106´の抵抗によって決定される。抵抗器106´の抵抗は、分割された電圧VTh3´をリファレンス・レギュレータ112´のリファレンス入力電圧VRef´より高く維持し、第一の低電圧レベルに電圧VD´を維持するため、プロンプト値を設定する可能性がある。したがって、抵抗器108´、109´、114´、115´およびリファレンス・レギュレータ112´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh2´は、第二の低電圧レベル、例えば1.8ボルトに維持され、低い一定の回転速度U1でモーター200´を駆動するためにPWMIC118´の端子PWMが50%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、PWMIC118´の端子Vinに適用される。その結果、サイレント動作モードの下で、出力損失および動力効率が改善されるように、不必要に高い気流によって生じるノイズを下げる効果を有することができる。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ101´の抵抗はサーミスタ101´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ101´および抵抗器105´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ103´の基部に適用され、トランジスタ103´をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、周囲温度が筐体の第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ102´の抵抗はサーミスタ102´の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ102´および抵抗器106´の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3´が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ112´に適用され、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ112´のリファレンス入力電圧VRef´より低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、抵抗器108´、109´、114´、115´およびリファレンス・レギュレータ112´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター200´を駆動するため、PWMIC118´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、線状に増加し、かつ、PWMIC118´の端子Vinに適用される。モーター200´の回転速度は、周囲温度の増加により線状に増加する。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3´を調整するため抵抗器107´を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター200´の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図4Aを参照すると、第二の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図4Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の三つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度、すなわち下降した温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第一の閾値温度T1より高くかつ第二の閾値温度、すなわち上昇した温度T2より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは、一定の回転速度U1で作動する。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が第二の閾値温度T2より高い場合、モーターの回転速度は周囲温度の線形関数であり、回転速度U1および回転速度Umaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT1からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると曲線状に増加する。
図4Bを参照すると、本考案の第二の好ましい実施態様によるモーターの制御回路の図が示される。図4Aに示すように周囲温度と関連してモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様が示される。図4Bで示す回路は、図3Bで示す回路にほぼ類似している。本考案の第二の好ましい実施態様において、313で示されるサーミスタTR3が、302で示されるサーミスタTR2と並列に連結するために加えられ、そこで、図4Bに示すように302で示されるサーミスタTR2の機能は、図3Bで示ように102で示されるサーミスタTR2の機能と同じである。したがって、本考案の第二の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードを作動する制御回路の作業原理は、本考案の第一の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードを作動する制御回路の作業原理にほぼ類似している。第一の好ましい実施態様および第二の好ましい実施態様の間の冷却動作モードにおける作業原理は主に異なる。
図4Bに示すように、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ313と並列のサーミスタ302の抵抗は、サーミスタ312および抵抗器306と並列したサーミスタ302の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が曲線状に減少し、かつ、リファレンス・レギュレータ312に適用されるように、それらの抵抗が温度によって変化するサーミスタ313と並列するサーミスタ302の形質に起因して曲線状に減少し、そこで、分割された電圧VTh3は、電圧VDを曲線状に増加させるため、リファレンス・レギュレータ312のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定される。したがって、抵抗器308、309およびリファレンス・レギュレータ312の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh2は、電子装置が含まれる筐体内部で、モーター400の回転速度が周囲温度の増加により曲線状に増加するように、曲線状に増加し、かつ、トランジスタ304に適用される。その結果、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にするのに特に有効であるように、モーター400の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
図4Cを参照すると、本考案の第二の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路の図が示される。図4Aに示すように周囲温度と関連してモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様が示される。図4Cで示す回路は、図3Cで示す回路にほぼ類似している。本考案の第二の好ましい実施態様において、313´で示されるサーミスタTR3´が、302´で示されるサーミスタTR2´と並列に連結するために加えられ、そこで、図4Cに示すように302´で示されるサーミスタTR2´の機能は、図3Cで示ように102´で示されるサーミスタTR2´の機能と同じである。したがって、本考案の第二の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードを作動する制御回路の作業原理は、本考案の第一の好ましい実施態様におけるファンなしの動作モードおよびサイレント動作モードで作動する制御回路の作業原理にほぼ類似している。第一の好ましい実施態様および第二の好ましい実施態様の間の冷却動作モードにおける作業原理は主に異なる。
図4Cに示すように、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、周囲温度が筐体の第二の閾値温度T2、例えば80°Cより高い場合、サーミスタ302´の抵抗は、サーミスタ313´および抵抗器306´の並列したサーミスタ302´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh3´が曲線状に減少し、かつ、リファレンス・レギュレータ112´に適用されるように、それらの抵抗が温度によって変化するサーミスタ313´と並列したサーミスタ302´の形質に起因して曲線状に減少し、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を曲線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ312´のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定される。したがって、抵抗器308´、309´、314´、315´およびリファレンス・レギュレータ312´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター200´を駆動するため、PWMIC118´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、線状に増加し、かつ、PWMIC118´の端子Vinに適用される。モーター200´の回転速度は、周囲温度の増加により曲線状に増加する。したがって、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター200´の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
図5Aを参照すると、第三の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図5Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の二つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動する。モーターが冷却動作モードで作動する場合、モーターの回転速度は周囲温度の線形関数であり、回転速度U1およびUmaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT1からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると線状に増加する。
図5Bを参照すると、第三の本考案の好ましい実施態様によるモーターの制御回路が図示される。図5Aに示すように、周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図5Bで示す回路は、図3Bで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、電子装置が含まれる筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ501の抵抗は、サーミスタ501の形質に起因して十分に高く、サーミスタ501および抵抗器505の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1が、トランジスタ503の基部に適用され、トランジスタ503をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ504のオフは、モーターを停止するため、モーター600に供給される直流電圧VCCを止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ501の抵抗はサーミスタ501の形質に起因して十分に低く、サーミスタ501および抵抗器505の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1がトランジスタ503の基部に適用され、トランジスタ503をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ502の抵抗はサーミスタ502の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ502および抵抗器506の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ512に適用され、そこで、分割された電圧VTh3が電圧VDを線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ512のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。ファレンス・レギュレータ112は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。したがって、抵抗器508、509、およびリファレンス・レギュレータ512の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じた分割された電圧VTh2は、モーター600の回転速度を電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度の増加により線状に増加するように、線状に増加し、かつ、トランジスタ504に適用される。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3´を調整するため抵抗器507´を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター600の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図5Cを参照すると、第三の本考案の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路が図示される。図5Aに示すように、周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図5Cで示す回路は、図3Cで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体における温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ501´の抵抗は、サーミスタ501´の形質に起因して十分に高く、サーミスタ501´および抵抗器505´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´が、トランジスタ503´の基部に適用され、トランジスタ503´をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ504´のオフは、モーターを停止するため、モーター600´に供給される直流電圧VCC´を止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ501´の抵抗はサーミスタ501´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ501´および抵抗器505´の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ503´の基部に適用され、トランジスタ503´をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ502´の抵抗はサーミスタ502´の形質に起因して線状に減少し、サーミスタ502´および抵抗器506´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh3´が線状に減少し、リファレンス・レギュレータ512´に適用され、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ512´のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。ファレンス・レギュレータ112´は、当業者にとって周知であるTL431のようなリファレンス・ジェネレータおよび、分路レギュレータであってもよい。したがって、抵抗器508´、509´、514´、515´およびリファレンス・レギュレータ512´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター600´を駆動するため、PWMIC518´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、線状に増加し、かつ、PWMIC518´の端子Vinに適用される。モーター600´の回転速度は、周囲温度の増加により線状に増加する。回転曲線のdU/dTの傾斜は、抵抗R3´を調整するため抵抗器507´を用いて調整される可能性がある。したがって、冷却動作モード下で、周囲温度の線形増加により、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター600´の回転速度を線状に増加させる効果を有することができる。
図6Aを参照すると、第四の本考案の好ましい実施態様により電子装置が含まれる、筐体内部の周囲温度と関連するモーターの回転速度の曲線の図が示される。図6Aに示すように、垂直軸はモーターの回転速度を示し、水平軸は温度センサで測定される温度を示す。この好ましい実施態様において、本考案の二つのモードの速度制御を有するモーターは、ファンなしの動作モードおよび冷却動作モードを含む。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度が閾値温度T1より高い場合、モーターは冷却動作モードで作動する。モーターが冷却動作モードで作動する場合、モーターの回転速度は周囲温度の曲率関数であり、回転速度U1およびUmaxの間で変化する。回転速度Umaxは、モーターの最大回転速度である。換言すれば、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度がT1からTmaxの範囲である場合、電子装置が含まれる筐体内部でのモーターの回転速度は周囲温度が増加すると曲線状に増加する。
図6Bを参照すると、第四の本考案の好ましい実施態様によるモーターの制御回路が図示される。図6Aに示すように、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図6Bで示す回路は、図4Bで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体における温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ701の抵抗は、サーミスタ701の形質に起因して十分に高く、サーミスタ701および抵抗器705の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1が、トランジスタ703の基部に適用され、トランジスタ703をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ704のオフは、モーターを停止するため、モーター800に供給される直流電圧VCCを止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ701の抵抗はサーミスタ701の形質に起因して十分に低く、サーミスタ701および抵抗器705の直流連結で直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh1がトランジスタ703の基部に適用され、トランジスタ703をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ702の抵抗はサーミスタ702の形質に起因して曲線状に減少し、サーミスタ702および抵抗器706の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3が曲線状に減少し、リファレンス・レギュレータ712に適用され、そこで、分割された電圧VTh3が電圧VDを曲線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ712のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、抵抗器708、709、およびリファレンス・レギュレータ712の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じた分割された電圧VTh2は、モーター800の回転速度が、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度の増加により曲線状に増加するように、曲線状に増加してトランジスタ704に適用される。したがって、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター800の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
図6Cを参照すると、第四の本考案の好ましい実施態様によるモーターの他の制御回路が図示される。図6Aに示すように、電子装置が含まれる筐体内部の周囲温度と関連したモーターの回転速度の曲線の可能な実施態様を示す。図6Cで示す回路は、図4Cで示す回路にほぼ類似している。
制御回路がファンなしの動作モードで作動する場合、すなわち、筐体における温度が閾値温度T1、例えば50°Cより低い場合、サーミスタ701´の抵抗は、サーミスタ701´の形質に起因して十分に高く、サーミスタ701´および抵抗器705´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´が、トランジスタ703´の基部に適用され、トランジスタ703´をオンにするように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、トランジスタ704´のオフは、モーターを停止するため、モーター800´に供給される直流電圧VCC´を止める効果を有する。その結果、ファンなしの動作モード下で、出力損失および動力効率が改善されるように、電気エネルギを節約することができ、不必要な気流によって引き起こされるノイズはない。
制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ701´の抵抗はサーミスタ701´の形質に起因して十分に低く、サーミスタ701´および抵抗器705´の直流連結で直流電圧VCC´の分割によって生じる分割された電圧VTh1´がトランジスタ703´の基部に適用され、トランジスタ703´をオフにするように、その抵抗が温度によって変化する。
さらに、制御回路が冷却動作モードで作動する場合、すなわち、筐体の周囲温度が閾値温度T1、例えば50°Cより高い場合、サーミスタ702´の抵抗はサーミスタ702´の形質に起因して曲線状に減少し、サーミスタ702´および抵抗器706´の直流連結での直流電圧VCCの分割によって生じる分割された電圧VTh3´が曲線状に減少し、リファレンス・レギュレータ712´に適用され、そこで、分割された電圧VTh3´が電圧VD´を曲線状に増加させるためリファレンス・レギュレータ712´のリファレンス入力電圧VRefより低い値に設定されるように、その抵抗が温度によって変化する。したがって、抵抗器708´、709´、714´、715´およびリファレンス・レギュレータ712´の直流連結での直流電圧VCC´の分割によって生じた分割された電圧VTh2´は、回転速度U1から回転速度Umaxまでモーター800を駆動するため、PWMIC718´の端子PWMが50%から100%の負荷サイクルを有するPWMパルスを出力することができるように、曲線状に増加し、かつ、PWMIC718´の端子Vinに適用される。モーター800の回転速度は、周囲温度の増加により曲線状に増加する。したがって、冷却動作モード下で、ファンが比較的高い動作温度でシステムの適当な動作を確実にする際に特に有用であるように、モーター800´の回転速度を曲線状に増加させる効果を有することができる。
結果的に、本考案は、ファンなしの動作モード、サイレント動作モードおよび冷却動作モードを含む三つの動作モードを有するモーター制御回路および方法を提供することができる。周囲温度が下降した温度より低い場合、モーターはファンなしの動作モードで作動する。モーターがファンなしの動作モードで作動する場合、モーターの回転速度はゼロ回転数/分である。周囲温度が下降した温度より高くかつ上昇した温度より低い場合、モーターはサイレント動作モードで作動する。モーターがサイレント動作モードで作動する場合、モーターは一定の回転速度で作動する。周囲温度が上昇した温度より高い場合、モーターの回転速度は温度の線形関数である。
以上述べたことは、本考案の実施例にすぎず、本考案の実施の範囲を限定するものではなく、本考案の権利請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本考案の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
200 モーター
100 制御回路
101 サーミスタTR1
102 サーミスタTR2
103 トランジスタSW1
104 トランジスタSW2
105 抵抗器R1
106 抵抗器R2
107 抵抗器R3
108 抵抗器R4
109 抵抗器R5
110 キャパシタC1
111 キャパシタC2
112 リファレンス・レギュレータVR