JP4740824B2

JP4740824B2 - ファンシステム及びサーモ起動モジュール

Info

Publication number: JP4740824B2
Application number: JP2006305035A
Authority: JP
Inventors: 建樺陳; 佳賓魏; 文喜黄
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: TWI307999B; TW200719573A; JP2007134723A; US20070110558A1

Description

本発明は、ファンシステム及びサーモ起動モジュールに関し、特に複数のファンモジュールのそれぞれが起動する温度に差をつけたファンシステム及びサーモ起動モジュールに関する。

一般に、大型の電子システムは、全てファンシステムを備えていて、電子システムが正常な動作温度を維持して、正常に運転できるようにしている。
図１に示したのは、従来のファンシステム１のブロック図である。ファンシステム１は、外部からの入力電圧Ｖ_ｉｎを受けて、作動電圧とする。ファンシステム１は、主に複数のファンモジュール１１ａ〜１１ｃ及び複数の起動モジュール１２ａ〜１２ｃを備える。このうち、起動モジュール１２ａ〜１２ｃは入力電圧Ｖ_ｉｎを受けるとともに、ファンモジュール１１ａ〜１１ｃを起動させて、放熱を行う。

しかしながら、従来のファンシステム１において、ファンモジュール１１ａ〜１１ｃが同時に起動する場合、起動の瞬間に極めて大きな起動電流（start-up current）と突入電流（inrush current）が発生して、電子システムあるいはファンシステム１が破損したり、予期しないエラーが発生したりする可能性がある。

上述の問題に鑑み、従来のファンシステム１において、アナログ式コントロールチップ１３を採用するか、あるいは、ソフトウェアを使ってコントロールし、時間差をつけてファンモジュール１１ａ〜１１ｃを順に起動させることによって、上記ファンシステム１の破損やエラーを回避するものがある。

しかしながら、アナログ式コントロールチップ１３は高価であり、ソフトウェアモジュールの設計構造は複雑である。故に、これらを備えたファンシステム１は、全体の生産コストが高くなるという欠点がある。

また、アナログ式コントロールチップ１３は、ファンモジュール１１ａ〜１１ｃの起動時間を遅くするだけで、ソフトスタート（soft-start）の機能を持たない。

そこで、本発明は、複数のファンモジュールのそれぞれが起動する温度に差をつけることによって、複数のファンモジュールが同時に起動することによるエラーを回避するとともに、節電をも行うことができるファンシステム及びサーモ起動モジュールを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のファンシステムは、外部から入力電圧が入力されると、少なくとも１つのファンモジュールが駆動されるファンシステムであって、第一ファンモジュールと、第二ファンモジュールと、入力電圧が入力され得るようになっており、入力電圧が入力されると第一ファンモジュールを起動させる第一起動モジュールと、温度を感知して、当該温度に応じて変化するセンサー信号を出力するサーモエレメントと、第一入力端子、第二入力端子及び出力端子を有する第一コンパレーターを備え、第一入力端子に第一リファレンス信号が、第二入力端子にセンサー信号がそれぞれ入力され得るようになっており、第一リファレンス信号とセンサー信号が所定の大小関係を満たす場合に、出力端子からその旨の信号を出力する第一コントロールモジュールと、入力電圧と第一コントロールモジュールから出力される所定の大小関係を示す旨の信号とが入力され得るようになっており、入力電圧と所定の大小関係を示す旨の信号の双方が入力されると第二ファンモジュールを起動させる第二起動モジュールとを備える。また、第一起動モジュール及び第二起動モジュールは、それぞれ、一端から入力電圧が入力されるとともに、他端が対応するファンモジュールに接続された第一スイッチと、第一スイッチの制御端子に一端が電気的に接続され、第一スイッチを制御する第二スイッチと、一端が第一スイッチの一端に電気的に接続され、他端が第一スイッチの制御端子に電気的に接続されたコンデンサーと、一端がコンデンサーの他端に接続され、他端が第二スイッチの他端に接続された抵抗器とを含み、第一起動モジュールに含まれる第二スイッチの制御端子には入力電圧が入力され得るようになっており、第二起動モジュールに含まれる第二スイッチの制御端子には所定の大小関係を示す旨の信号が入力され得るようになっていることを特徴とする。

本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールによれば、サーモエレメントがセンサー信号を発生させることにより、コントロールモジュールが異なる温度においてそれぞれファンモジュールを起動させて、ファンモジュールの複数同時起動に伴う極めて大きな起動電流と突入電流によるエラーを防止することができる。また、従来の技術と比較して、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールは、サーモエレメントが動作温度を感知し、それに対応する十分な数量のファンモジュールを起動させるので、確実に電子システム及びファンシステムを正常に作動させることができる。また、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールによれば、節電をも行うことができ、さらに、アナログ式起動コントロールチップを使用しないので、コストを下げることもできる。

以下、図面を参照しながら、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールの好適な実施例について説明する。

まず、図２を参照して、本発明の好適な実施例のファンシステムについて説明する。ファンシステム２は、外部からの入力電圧９１を受けて、作動電圧とする。さらに、ファンシステム２は電子システム（図には示されていない）内部に備えられて放熱を行う。また、入力電圧９１は電子システムにも供給される。

ファンシステム２は複数のファンモジュール２１ａ〜２１ｃ、複数の起動モジュール２２ａ〜２２ｃ、複数のコントロールモジュール２３ａ、２３ｂ及びサーモエレメント２４を備える。

ファンモジュール２１ａ〜２１ｃは、それぞれファンを有する。放熱の必要に応じて、ファンモジュール２１ａ〜２１ｃは、それぞれ複数のファンを有し、放熱効果が高められる。

起動モジュール２２ａ〜２２ｃは、入力電圧９１を受けて、さらに、ファンモジュール２１ａ〜２１ｃに電気的に接続される。

サーモエレメント２４は感知した温度によって、センサー信号Ｖ_ｔ（電圧値）を発生させる。本実施例において、サーモエレメント２４は負の温度係数を持つサーミスタ（Thermistor）である。感知された温度は、電子システムの内部温度であり、サーモエレメント２４は、その内部温度によって対応するセンサー信号Ｖ_ｔを発生させる。本実施例中の負の温度係数を持つサーミスタ自身の特性により、例えば、電子システム内部の温度が上がった時、サーモエレメント２４自身の抵抗値が小さくなり、センサー信号の電圧値Ｖ_ｔもそれに伴い下がる。逆に、電子システム内部の温度が下がった時、センサー信号の電圧値Ｖ_ｔはそれに伴って上がる。

コントロールモジュール２３ａ、２３ｂは、それぞれ起動モジュール２２ｂ、２２ｃに電気的に接続されている。本実施例では、起動モジュール２２ａが入力電圧９１を受けて、ファンモジュール２１ａを起動させる。そして、コントロールモジュール２３ａ、２３ｂは、センサー信号Ｖ_ｔによってそれぞれ起動モジュール２２ｂ、２２ｃをコントロールして、ファンモジュール２１ｂ、２１ｃを起動させる。

図３を参照すると、起動モジュール２２ａ〜２２ｃは、それぞれ複数のダイオードＤ_１、Ｄ_２、複数の抵抗器Ｒ_１、Ｒ_２、２つのスイッチＱ_１、Ｑ_２、コンデンサーＣを備える。このうち、第一スイッチＱ_１及び第二スイッチＱ_２は、トランジスタあるいはその他のスイッチ機能を持つ電子素子である。本実施例において、第一スイッチＱ_１は、ＰＭＯＳトランジスタであり、第二スイッチＱ_２はＮＭＯＳトランジスタである。

ダイオードＤ_１、Ｄ_２は並列に接続されていて、これらの第一端は入力電圧９１に接続されている。本実施例におけるダイオードＤ_１、Ｄ_２は、ショットキー・ダイオード（Schottky Diodes）で、電流の逆流を防ぐ。抵抗器Ｒ_１の第一端はダイオードＤ_１、Ｄ_２の第二端に電気的に接続されている。

第一スイッチＱ_１のＳ極はダイオードＤ_１、Ｄ_２の第二端に電気的に接続され、第一スイッチＱ_１のＤ極は対応するファンモジュール２１ａ、２１ｂあるいは２１ｃに電気的に接続されている。第一スイッチＱ_１のＧ極は、抵抗器を介してダイオードＤ_３の第二端に電気的に接続され、さらに、ダイオードＤ_３の第一端は、第二スイッチＱ_２のＤ極に電気的に接続されている。

第二スイッチＱ_２のＤ極は抵抗器Ｒ_１の第二端に電気的に接続されている。そして、第二スイッチＱ_２のＳ極は接地されている。コンデンサーＣの第一端は第一スイッチＱ_１のＳ極に電気的に接続され、第二端はダイオードＤ_３の第二端に電気的に接続されている。抵抗器Ｒ_２の第一端はコンデンサーＣの第二端に電気的に接続されている。そして、抵抗器Ｒ_２の第二端は接地されている。

コントロールモジュール２３ａ、２３ｂはそれぞれコンパレーターＵ_１、Ｕ_２を備え、このコンパレーターＵ_１、Ｕ_２は、それぞれ第一入力端子ｉｎｐｕｔ_１、第二入力端子ｉｎｐｕｔ_２及び出力端子ｏｕｔｐｕｔを備える。このうち、第二入力端子ｉｎｐｕｔ_２と出力端子ｏｕｔｐｕｔは、抵抗器Ｒを介して電気的に接続されている。本実施例において、第一入力端子ｉｎｐｕｔ_１は非反転入力端子で、第二入力端子ｉｎｐｕｔ_２は反転入力端子である。

コントロールモジュール２３ａでは、コンパレーターＵ_１の第一入力端子ｉｎｐｕｔ_１が第一リファレンス電圧Ｖ_ｒｅｆ１を受け、第二入力端子ｉｎｐｕｔ_２は抵抗器を介してセンサー信号Ｖ_ｔを受け、さらに、出力端子ｏｕｔｐｕｔが起動モジュール２２ｂの第二スイッチＱ_２のＧ極に抵抗器を介して電気的に接続されることによって、起動モジュール２２ｂの第二スイッチＱ_２をコントロールするようになっている。本実施例において、センサー信号Ｖ_ｔが第一リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ１より低い時、出力端子ｏｕｔｐｕｔは正の電圧信号を出力して、起動モジュール２２ｂの第二スイッチＱ_２をＯＮにし、ファンモジュール２１ｂを起動させる。

コントロールモジュール２３ｂでは、コンパレーターＵ_２の第一入力端子ｉｎｐｕｔ_１が第二リファレンス電圧Ｖ_ｒｅｆ２を受け、第二入力端子ｉｎｐｕｔ_２は抵抗器を介してセンサー信号Ｖ_ｔを受け、さらに、出力端子ｏｕｔｐｕｔが起動モジュール２２ｃの第二スイッチＱ_２のＧ極に抵抗器を介して電気的に接続されることによって、起動モジュール２２ｃの第二スイッチＱ_２をコントロールするようになっている。本実施例において、センサー信号Ｖ_ｔが第二リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ２より低い時、出力端子ｏｕｔｐｕｔが正の電圧信号を出力して、起動モジュール２２ｃの第二スイッチＱ_２をＯＮにすることで、ファンモジュール２１ｃを起動させる。なお、本実施例において、第二リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ２が第一リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ１より低い場合、電子システムの内部温度が上昇すると、先にファンモジュール２２ｂが起動することになる。

ファンシステム２の作動方式は以下の通りである。ファンシステム２が電子システムに接続されると、ファンシステム２は入力電圧９１を受ける。これにより、第二スイッチＱ２の制御端子に入力電圧９１が入力され、第二スイッチＱ _２がＯＮする。これとともに、ダイオードＤ _１、Ｄ _２にも入力電圧９１が入力され、コンデンサーＣ及び抵抗器Ｒ _２からなる充電回路を流れる電流によってコンデンサーＣが充電を始め、第一スイッチＱ _１のＳ極の電圧が上昇し始める。そして、コンデンサーＣの両端の電圧が第一スイッチＱ_１の起動電圧に達した時、第一スイッチＱ_１がＯＮになり、ファンモジュール２１ａを起動させる。ここで注意すべきなのは、コンデンサーＣと抵抗器Ｒ_２の充電回路によって、ファンモジュール２１ａに印加される電流は、比較的緩やかに増していくので、このファンシステム２はソフトスタート効果を有するという点である。

電子システムが起動してからしばらくの間は、内部温度があまり上がっていないため、センサー信号Ｖ_ｔは、第一リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ１と第二リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ２より低くなってはいない。この時、ファンモジュール２２ｂ、２２ｃはまだ起動していない。その後、電子システムが作動して一定の時間が経つと、電子システムの内部温度は上昇を始め、センサー信号Ｖ_ｔの電圧値は下がる。センサー信号Ｖ_ｔが第一リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ１より低い時、コントロールモジュール２３ａが起動モジュール２２ｂをコントロールして、ファンモジュール２１ｂを起動させる。

同様に、電子システムの内部温度が引き続き上昇して、センサー信号Ｖ_ｔが第二リファレンス信号Ｖ_ｒｅｆ２より低くなった場合には、コントロールモジュール２３ｂが起動モジュール２２ｃをコントロールしてファンモジュール２１ｃを起動させる。このようにして、ファンモジュール２１ａ〜２１ｃのそれぞれが起動する温度に差をつけることによって、大きな起動電流及び突入電流によるエラーが発生するのを防ぐのと同時に、放熱及び節電を達成することができる。

また、本実施例におけるファンシステム２は、あらかじめ予備の放熱設備を備えることができる。電子システムの負荷が増加した（多くの熱エネルギーを発生させた）時、予備の放熱設備（ファンモジュール）が起動して、より高い放熱作用を発揮して、電子システムが正常に作動するようにする。

例えば、電子システムは、元々１個のファンモジュール２２ａで正常に作動していたとする。前述のように、本実施例におけるファンシステム２には、あらかじめ３個のファンモジュール２２ａ〜２２ｃが設置されている。このうち、ファンモジュール２２ｂ、２２ｃは、予備のファンモジュールと見なされる。この構成によれば、電子システムの負荷が増加して、電子システムの内部温度がそれに伴って上昇すると、ファンシステム２は、サーモエレメント２４が温度の変化を感知することにより、ファンモジュール２２ｂ、２２ｃを起動させて、放熱効果を上げ、電子システムの正常な作動を維持させることができる。

次に、図４を参照して、本発明のサーモ起動モジュールについて説明する。サーモ起動モジュール３は、外部からの入力電圧９１を受けて、ファンモジュール３１を駆動するものである。サーモ起動モジュール３は、起動ユニット３２、コントロールユニット３３及びサーモエレメント３４を備える。このうち、ファンモジュール３１、起動ユニット３２、コントロールユニット３３及びサーモエレメント３４は、上述のファンモジュール２１ｂ、起動モジュール２２ｂ、コントロールモジュール２３ａ及びサーモエレメント２４と同様の構造及び機能を備えるため、ここでは説明を省略する。

上述の通り、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールは、サーモエレメントが発生させるセンサー信号によって、コントロールモジュールが異なる温度においてそれぞれファンモジュールを起動させて、ファンモジュールの複数同時起動に伴う極めて大きな起動電流と突入電流によるエラーを防止する。従来の技術と比較して、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールは、サーモエレメントが動作温度を感知し、さらに、それに対応して十分な数のファンモジュールを起動させて、確実に電子システム及びファンシステムを正常に作動させることができる。また、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールは、節電を行うことにもなるので、環境保護の理念に基づいたエコ製品である。また、本発明のファンシステム及びサーモ起動モジュールは、アナログ式コントロールチップを使用しないので、生産コストを低く抑えることが可能である。さらに、本発明のファンシステムは、あらかじめ予備の放熱設備を持つという特長を備えるため、フレキシブルな利用が可能である。

以上、本発明の実施例につき図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例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などがあっても、本発明に含まれる。

従来のファンシステムを示すブロック図である。本発明の好適な実施例のファンシステムを示すブロック図である。本発明の好適な実施例のファンシステムを示す回路図である。本発明の好適な実施例のセンサーモジュールを示すブロック図である。

符号の説明

１ファンシステム
１１ａ〜１１ｃファンモジュール
１２ａ〜１２ｃ起動モジュール
Ｖ_ｉｎ入力電圧
１３アナログ式コントロールチップ
２ファンシステム
９１入力電圧
２１ａ〜２１ｃファンモジュール
２２ａ〜２２ｃ起動モジュール
２３ａ、２３ｂコントロールモジュール
２４サーモエレメント
Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３ダイオード
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ抵抗器
Ｑ_１、Ｑ_２スイッチ
Ｃコンデンサー
ＳＳ極
ＧＧ極
ＤＤ極
Ｖ_ｔセンサー信号
Ｖ_ｒｅｆ１第一リファレンス信号
Ｖ_ｒｅｆ２第二リファレンス信号
Ｕ_１、Ｕ_２コンパレーター
３サーモ起動モジュール
３１ファンモジュール
３２起動ユニット
３３コントロールユニット
３４サーモエレメント

Claims

外部から入力電圧が入力されると、少なくとも１つのファンモジュールが駆動されるファンシステムであって、
第一ファンモジュールと、
第二ファンモジュールと、
前記入力電圧が入力され得るようになっており、前記入力電圧が入力されると前記第一ファンモジュールを起動させる第一起動モジュールと、
温度を感知して、当該温度に応じて変化するセンサー信号を出力するサーモエレメントと、
第一入力端子、第二入力端子及び出力端子を有する第一コンパレーターを備え、前記第一入力端子に第一リファレンス信号が、前記第二入力端子に前記センサー信号がそれぞれ入力され得るようになっており、前記第一リファレンス信号と前記センサー信号が所定の大小関係を満たす場合に、前記出力端子からその旨の信号を出力する第一コントロールモジュールと、
前記入力電圧と前記第一コントロールモジュールから出力される所定の大小関係を示す旨の信号とが入力され得るようになっており、前記入力電圧と前記所定の大小関係を示す旨の信号の双方が入力されると前記第二ファンモジュールを起動させる第二起動モジュールと、
を備え、
前記第一起動モジュール及び第二起動モジュールは、それぞれ、一端から前記入力電圧が入力されるとともに、他端が対応するファンモジュールに接続された第一スイッチと、前記第一スイッチの制御端子に一端が電気的に接続され、前記第一スイッチを制御する第二スイッチと、一端が前記第一スイッチの一端に電気的に接続され、他端が前記第一スイッチの制御端子に電気的に接続されたコンデンサーと、一端が前記コンデンサーの他端に接続され、他端が前記第二スイッチの他端に接続された抵抗器とを含み、
前記第一起動モジュールに含まれる前記第二スイッチの制御端子には前記入力電圧が入力され得るようになっており、前記第二起動モジュールに含まれる前記第二スイッチの制御端子には前記所定の大小関係を示す旨の信号が入力され得るようになっていることを特徴とするファンシステム。
前記第一起動モジュール及び第二起動モジュールは、それぞれ、少なくとも１個のダイオードを備え、前記ダイオードの第一端から前記入力電圧が入力され得るようになっており、さらに前記ダイオードの第二端が前記第一スイッチの一端に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のファンシステム。
前記第一スイッチ及び第二スイッチは、それぞれ、トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のファンシステム。
前記第一コンパレーターの前記第一入力端子が非反転入力端子で、前記第一コンパレーターの前記第二入力端子が反転入力端子であることを特徴とする請求項１に記載のファンシステム。
前記サーモエレメントがサーミスタであることを特徴とする請求項１に記載のファンシステム。
前記第一ファンモジュール及び第二ファンモジュールは、それぞれ、少なくとも１個のファンを有することを特徴とする請求項１に記載のファンシステム。
第三ファンモジュールと、
第一入力端子、第二入力端子及び出力端子を有する第二コンパレーターを備え、前記第一入力端子に第二リファレンス信号が、前記第二入力端子に前記センサー信号がそれぞれ入力され得るようになっており、前記第二リファレンス信号と前記センサー信号が所定の大小関係を満たす場合に、前記出力端子からその旨の信号を出力する第二コントロールモジュールと、
前記入力電圧と前記第二コントロールモジュールから出力される所定の大小関係を示す旨の信号とが入力され得るようになっており、前記入力電圧と前記所定の大小関係を示す旨の信号の双方が入力されると前記第三ファンモジュールを起動させる第三起動モジュールと、
をさらに備え、
前記第三起動モジュールは、一端から前記入力電圧が入力されるとともに、他端が前記第三ファンモジュールに接続された第一スイッチと、前記第一スイッチの制御端子に一端が電気的に接続され、前記第一スイッチを制御する第二スイッチと、一端が前記第一スイッチの一端に電気的に接続され、他端が前記第一スイッチの制御端子に電気的に接続されたコンデンサーと、一端が前記コンデンサーの他端に接続され、他端が前記第二スイッチの他端に接続された抵抗器とを含み、
前記第二スイッチの制御端子には前記所定の大小関係を示す旨の信号が入力され得るようになっていることを特徴とする請求項１に記載のファンシステム。
前記第二コンパレーターの前記第一入力端子が非反転入力端子で、前記第二コンパレーターの前記第二入力端子が反転入力端子であることを特徴とする請求項７に記載のファンシステム。