TW201332261A - 風扇轉速控制方法及其裝置 - Google Patents

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Abstract

一種風扇轉速控制方法，係包含：在一啟動時段中以一風扇驅動單元產生一啟動脈寬調變信號送至一風扇馬達線圈，以及在該啟動時段結束後以該風扇驅動單元產生一穩態脈寬調變信號送至該風扇馬達線圈，其中該啟動脈寬調變信號之工作週期比值大於該穩態脈寬調變信號之工作週期比值。一種實施上述方法之裝置，係包含一控制單元及該風扇驅動單元，該控制單元具有一分壓電路及一電容器，該電容器的二端分別連接該分壓電路之高電壓端及串接中點，該風扇驅動單元連接該串接中點，並將該串接中點輸出之控制電壓轉換為該二脈寬調變信號之一。

Description

風扇轉速控制方法及其裝置
本發明係關於一種風扇轉速控制方法及其裝置，尤其是一種可產生高啟動扭矩之風扇轉速控制方法及其裝置。
請參照第1圖所示，其係為一種習知之風扇轉速控制裝置9，該風扇轉速控制裝置9至少包含一分壓電路91及一驅動晶片92。該分壓電路91具有二電阻器911、一高電壓端912、一低電壓端913及一串接中點914，該二電阻器911串聯連接於該高電壓端912及低電壓端913之間，且該串接中點914為該二電阻器911之串接點。其中，該高電壓端912連接一直流電壓源(Vs)[例如：5V或12V之直流電壓]，該低電壓端913接地，而該串接中點914則供連接該驅動晶片92，以便以該串接中點914的分壓作為一控制電壓(Vc)輸入該驅動晶片92。該驅動晶片92具有一工作電壓輸入端921、一控制電壓輸入端922及一驅動電壓輸出端923，該工作電壓輸入端921係連接至該直流電壓源(Vs)，以供應該驅動晶片92之運作電力；該控制電壓輸入端922連接該分壓電路91之串接中點914，以接收該控制電壓(Vc)，進而供該驅動晶片92據以產生一直流驅動電壓(V)；該驅動電壓輸出端923係連接一風扇馬達線圈(C)，以將該驅動晶片92所產生的直流驅動電壓(V)送至該風扇馬達線圈(C)。
當該風扇轉速控制裝置9運作時，由於該直流電壓源(Vs)可透過該分壓電路91之電阻器911在該串接中點914形成該控制電壓(Vc)，因此僅需要預先設計該二電阻器911之電阻比值，便可以決定該控制電壓(Vc)的電壓值，進而利用該驅動晶片92對應於該控制電壓(Vc)之電壓值產生該直流驅動電壓(V)，並以該直流驅動電壓(V)透過該風扇馬達線圈(C)驅動該風扇馬達，完成對該風扇馬達的轉速控制。請一併參照第2圖所示，相較於直接以該直流電壓源(Vs)之電壓輸入該控制電壓輸入端922而在該驅動電壓輸出端923產生全速電壓(Vt)，透過該分壓電路91可使該驅動電壓輸出端923產生較低的額定電壓(Vr)，控制該風扇馬達以更適於使用者需求的額定轉速運轉。
然而，在該風扇轉速控制裝置9的運轉過程中，若額定電壓(Vr)過低，將導致啟動時輸入該風扇馬達的功率過低[即僅具有低啟動扭矩]，因而不易將該風扇馬達由靜止狀態啟動進行旋轉，且亦需要較長的時間才能由完全靜止加速至該額定轉速。此外，由於該風扇轉速控制裝置9係以線性的直流驅動電壓(V)操作該風扇馬達線圈(C)，故亦必須以較高的直流驅動電壓(V)才能驅動該風扇馬達以該額定轉速運轉。基於上述原因，有必要進一步改良上述習知風扇轉速控制裝置9，以期能夠具有高啟動扭矩、高啟動效率及低驅動電壓等功效。
本發明主要目的係提供一種風扇轉速控制方法及其裝置，該風扇轉速控制方法及其裝置可在啟動時提供較大的扭矩並自動在完成啟動後控制風扇馬達以額定轉速運轉，具有提高啟動效率之功效。
本發明另一目的係提供一種風扇轉速控制方法及其裝置，該風扇轉速控制方法及其裝置係輸出脈寬調變訊號控制風扇馬達，具有降低運轉耗能及提高控制強健性之功效。
根據本發明之風扇轉速控制方法，係包含：在一啟動時段中以一風扇驅動單元產生一啟動脈寬調變信號送至一風扇馬達線圈，以及在該啟動時段結束後以該風扇驅動單元產生一穩態脈寬調變信號送至該風扇馬達線圈，其中該啟動脈寬調變信號之工作週期比值大於該穩態脈寬調變信號之工作週期比值。
所述風扇轉速控制方法係以呈現單一電壓值的控制電壓輸入該風扇驅動單元，且該啟動時段之時間長度係預設於該風扇驅動單元。
所述風扇轉速控制方法係以依序呈現一啟動電壓值及一穩態電壓值的控制電壓輸入該風扇驅動單元，具有該啟動電壓值的控制電壓係於該啟動時段中輸入該風扇驅動單元，而具有該穩態電壓值的控制電壓則在該啟動時段結束後輸入該風扇驅動單元。
根據本發明之風扇轉速控制裝置，其係包含一控制單元及一風扇驅動單元。該控制單元具有一分壓電路及一電容器，該分壓電路具有一高電壓端、一低電壓端及一串接中點，該串接中點係經由一第一分壓電阻連接該高電壓端且經由一第二分壓電阻連接該低電壓端，該電容器與該第一分壓電阻並聯連接。該風扇驅動單元具有一控制電壓輸入端及一驅動訊號輸出端，該控制電壓輸入端連接該串接中點，該驅動訊號輸出端係供連接一風扇馬達線圈，以產生一啟動脈寬調變信號或一穩態脈寬調變信號送至該風扇馬達線圈。
所述分壓電路之高電壓端係供連接至一直流電壓源，而該分壓電路之低電壓端係供接地。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第3及4圖所示，其係繪示本發明之風扇轉速控制裝置的第一實施例。該風扇轉速控制裝置包含一控制單元1及一風扇驅動單元2，其中該控制單元1係供連接一直流電壓源(Vs)並產生一控制電壓(Vc)，該風扇驅動單元2電性連接於該控制單元1及一風扇馬達線圈(C)之間，且該風扇驅動單元2接收該控制電壓(Vc)，以產生一啟動脈寬調變信號(S1)或一穩態脈寬調變信號(S2)送至該風扇馬達線圈(C)，藉以利用該啟動脈寬調變信號(S1)或穩態脈寬調變信號(S2)控制設有該風扇馬達線圈(C)的風扇馬達。
該控制單元1具有一分壓電路11及一電容器12。該分壓電路11包含一高電壓端111、一低電壓端112、一第一分壓電阻113、一第二分壓電阻114及一串接中點115，其中該高電壓端111係供連接該直流電壓源(Vs)；該低電壓端112係供接地，使該低電壓端112之電位低於該高電壓端之電位，然而該低電壓端112亦可供連接一外部輸入訊號源；該第一分壓電阻113及第二分壓電阻114依序由該高電壓端111串聯連接至該低電壓端112；該串接中點115係為該第一分壓電阻113及第二分壓電阻114之間的串接點，即該串接中點115係經由該第一分壓電阻113連接該高電壓端111，並經由該第二分壓電阻114連接該低電壓端112，且該串接中點115係供輸出該控制電壓(Vc)。該電容器12與該分壓電路11之第一分壓電阻113並聯連接，即該電容器12連接於該高電壓端111及串接中點115之間。
該風扇驅動單元2具有一工作電壓輸入端21、一控制電壓輸入端22及一驅動訊號輸出端23，該工作電壓輸入端21係連接至該直流電壓源(Vs)，以供應該風扇驅動單元2之運作電力；該控制電壓輸入端22連接該分壓電路11之串接中點115，以接收該控制電壓(Vc)，進而供該風扇驅動單元2據以產生該啟動脈寬調變信號(S1)或穩態脈寬調變信號(S2)；該驅動訊號輸出端23係連接該風扇馬達線圈(C)，以將該風扇驅動單元2所產生的該啟動脈寬調變信號(S1)或穩態脈寬調變信號(S2)送至該風扇馬達線圈(C)。
本發明第一實施例之風扇轉速控制裝置進行運作以執行本發明之風扇轉速控制方法的作動過程，係詳述如後。請一併參照第3及4圖所示，在剛將該直流電壓源(Vs)之直流電力傳送至該控制單元1及風扇驅動單元2以啟動上述之風扇轉速控制裝置時，由於直流電力係對該控制單元1之電容器12進行充電，故在該電容器12進行充電的一啟動時段(Ts)中，該直流電壓源(Vs)之電壓所造成的壓降係落在該電容器12及第二分壓電阻114上。因此，該控制單元1之串接中點115在該啟動時段中所產生的控制電壓(Vc)係呈一啟動電壓值，且該啟動電壓值等於該直流電壓源(Vs)之電壓扣除該電容器12在充電過程中的電壓。此時，接收該啟動電壓值的風扇驅動單元2產生該啟動脈寬調變信號(S1)送至該風扇馬達線圈(C)，且隨著該電容器12的充電飽和度漸增，該啟動脈寬調變信號(S1)的工作週期比值[duty ratio]係呈遞減。隨後，當該電容器12完成充電而呈飽和狀態[即該啟動時段(Ts)結束]，則該直流電壓源(Vs)之電壓所造成的壓降係落在該分壓電路11之第一分壓電阻113及第二分壓電阻114上。因此，該控制單元1之串接中點115在該啟動時段(Ts)結束後所產生的控制電壓(Vc)係呈一穩態電壓值，且該穩態電壓值係為該直流電壓源(Vs)之電壓在該第二分壓電阻114上的分壓。此時，接收該穩態電壓值的風扇驅動單元2即產生該穩態脈寬調變信號(S2)送至該風扇馬達線圈(C)，且由於該第二分壓電阻114上的分壓為定值，故該穩態脈寬調變信號(S2)的工作週期比值也呈定值。其中，由於該啟動脈寬調變信號(S1)的工作週期比值大於該穩態脈寬調變信號(S2)的工作週期比值，故本發明之風扇轉速控制裝置可在該啟動時段(Ts)中控制該風扇馬達以較大的扭矩運轉，而在該啟動時段(Ts)結束後控制該風扇馬達以額定轉速運轉。藉此，本發明之風扇轉速控制方法及裝置能夠在啟動時提供較大的扭矩以提高啟動效率及扭矩，且仍可在完成啟動後控制該馬達以較符合需求且較為節能的轉速運轉。此外，由於本發明之風扇驅動單元2所產生的啟動脈寬調變信號(S1)及穩態脈寬調變信號(S2)具有脈寬調變[pulse width modulation，PWM]之低耗能及高抗干擾等特性，因此本發明之風扇轉速控制方法及裝置不僅可進一步降低在該啟動時段(Ts)結束後的運作耗能，且更可提供較高的控制強健性。
請參照第5及6圖所示，其係繪示本發明之風扇轉速控制裝置的第二實施例。相較於前述之第一實施例，本發明之控制單元1係省略設置該電容器12，且本實施例之風扇驅動單元2’係由一可預先寫入程式的晶片[例如：微控制器晶片(MCU)]所構成，以便於該風扇驅動單元2’內預設該啟動時段(Ts)之時間長度，或者由出廠時即已內建有該啟動時段(Ts)的晶片所構成。其中，該風扇驅動單元2’係可將該啟動時段(Ts)內所接收的控制電壓(Vc)先進行放大再轉換為PWM訊號，或者直接在該啟動時段(Ts)內輸出工作週期比值為100%的脈寬調變信號。藉此，請一併參照第5及6圖所示，無論在該啟動時段(Ts)中或在該啟動時段(Ts)結束後，該控制單元1均僅藉由該分壓電路11在該串接中點115產生呈現單一電壓值[即該穩態電壓值]的控制電壓(Vc)，但該風扇驅動單元2’仍可在該啟動時段(Ts)中產生該啟動脈寬調變信號(S1)，並在該啟動時段(Ts)結束後產生該穩態脈寬調變信號(S2)。
綜上所述，由於本發明之風扇轉速控制方法可在該啟動時段(Ts)中將該啟動脈寬調變信號(S1)送入該風扇馬達線圈(C)，並在該啟動時段(Ts)結束後將該穩態脈寬調變信號(S2)送入該風扇馬達線圈(C)，因此本發明之風扇轉速控制裝置所控制的風扇馬達即可具有高啟動扭矩、高啟動效率及低驅動電壓等功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
 [本發明]
1．．．控制單元
11．．．分壓電路
111．．．高電壓端
112．．．低電壓端
113．．．第一分壓電阻
114．．．第二分壓電阻
115．．．串接中點
12．．．電容器
2．．．風扇驅動單元
2’．．．風扇驅動單元
21．．．工作電壓輸入端
22．．．控制電壓輸入端
23．．．驅動訊號輸出端
C．．．風扇馬達線圈
S1．．．啟動脈寬調變信號
S2．．．穩態脈寬調變信號
Ts．．．啟動時段
Vc．．．控制電壓
Vs．．．直流電壓源
[習知]
9．．．風扇轉速控制裝置
91．．．分壓電路
911．．．電阻器
912．．．高電壓端
913．．．低電壓端
914．．．串接中點
92．．．驅動晶片
921．．．工作電壓輸入端
922．．．控制電壓輸入端
923．．．驅動電壓輸出端
V．．．直流驅動電壓
Vr．．．額定電壓
Vt．．．全速電壓
第1圖：習知風扇轉速控制裝置的電路圖。
第2圖：習知風扇轉速控制裝置所輸出之直流驅動電壓的時間曲線圖。
第3圖：本發明風扇轉速控制裝置之第一實施例的電路圖。
第4圖：本發明風扇轉速控制裝置之第一實施例所輸出的脈寬調變信號之工作週期比值的時間曲線圖。
第5圖：本發明風扇轉速控制裝置之第二實施例的電路圖。
第6圖：本發明風扇轉速控制裝置之第二實施例所輸出的脈寬調變信號之工作週期比值的時間曲線圖。
1．．．控制單元
11．．．分壓電路
111．．．高電壓端
112．．．低電壓端
113．．．第一分壓電阻
114．．．第二分壓電阻
115．．．串接中點
12．．．電容器
2．．．風扇驅動單元
21．．．工作電壓輸入端
22．．．控制電壓輸入端
23．．．驅動訊號輸出端
C．．．風扇馬達線圈
Vs．．．直流電壓源
Vc．．．控制電壓

Claims (5)

  1. 一種風扇轉速控制方法，其包含：在一啟動時段中以一風扇驅動單元產生一啟動脈寬調變信號送至一風扇馬達線圈；及在該啟動時段結束後以該風扇驅動單元產生一穩態脈寬調變信號送至該風扇馬達線圈；其中，該啟動脈寬調變信號之工作週期比值大於該穩態脈寬調變信號之工作週期比值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉速控制方法，其中係以呈現單一電壓值的控制電壓輸入該風扇驅動單元，且該啟動時段之時間長度係預設於該風扇驅動單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉速控制方法，其中係以依序呈現一啟動電壓值及一穩態電壓值的控制電壓輸入該風扇驅動單元，具有該啟動電壓值的控制電壓係於該啟動時段中輸入該風扇驅動單元，而具有該穩態電壓值的控制電壓則在該啟動時段結束後輸入該風扇驅動單元。
  4. 一種風扇轉速控制裝置，其包含：一控制單元，具有一分壓電路及一電容器，該分壓電路具有一高電壓端、一低電壓端及一串接中點，該串接中點係經由一第一分壓電阻連接該高電壓端且經由一第二分壓電阻連接該低電壓端，該電容器與該第一分壓電阻並聯連接；及一風扇驅動單元，具有一控制電壓輸入端及一驅動訊號輸出端，該控制電壓輸入端連接該串接中點，該驅動訊號輸出端係供連接一風扇馬達線圈，以產生一啟動脈寬調變信號或一穩態脈寬調變信號送至該風扇馬達線圈。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之風扇轉速控制裝置，其中該分壓電路之高電壓端係供連接至一直流電壓源，而該分壓電路之低電壓端係供接地。
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