TWI277713B - Method and equipment for the control of a ventilator - Google Patents

Description

1277713 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種通風機控制用之方法，通風機連接在一插 座上，其中第一種構造形式之通風機可連接至該插座，一種 與轉速無關之電源電壓供應至該插座上且通風機之轉速可 經由一轉速控制信號來控制。第二種構造形式之通風機亦可 連接至該插座。此外，本發明亦涉及一種通風機控制用的裝 置。

隨著積體化密度之增大以及通常較高的時脈頻率，電腦中 各元件亦需要各別地冷卻。例如，處理器中由於所設置的表 面擴大用之被動對流式冷卻時所用之冷卻體所造成的冷卻 通常是不夠所需的。爲了促進冷卻作用，通常使用各別的通 風機，其氣流直接到達已達臨界溫度之組件之冷卻體。通常 不需持續地以最高的轉速來驅動各通風機。在處理器中，例 如只有很需要計算的應用才須使通風機以最大轉速運轉。由 於通風機的高轉速大部份會對使用者造成高的雜訊干擾，則 依據需求來調整各通風機的轉速且儘可能使轉速降低是値 得追求的。爲了此一目的，需使用各種控制器，其例如可依 據處理器的溫度使通風機的轉速下降。在此種情況下通風機 大部份都使用一種轉速輸出端，藉此可確定、監視且調整該 通風機的實際轉速。在一般的個人電腦（pCs)中，控制器通 常製作在主機板上。位於處理器上的通風機經由連接器和電 纜而與控制器相連接。 【先前技術】 1277713, 在通風機的較新的第一種構造形式中，該轉速改變用的控 制器發出一種脈波寬度已調變的無功率信號。該通風機支配 一種裝置，以評估該脈波寬度已調變的無功率信號且將其轉 換成一種轉速。在此種情況下，通風機典型上具有：二個電 流供應用的輸入端，其具有定値的供電電壓；一個轉速輸出 端；以及一個轉速控制用的控制輸入端。此種通風機以下亦 稱爲4線式通風機。轉速控制的原理當然亦可以其它數目的 連接β來達成。

在市場上一般所使用的第二種構造形式的通風機中，轉速 控制是藉由通風機的供電電壓的改變來達成。在此種習知的 形式中，通風機典型上具有二個電流供應用的輸入端以及一 個轉速輸出端且以下亦稱爲3線式通風機。上述的轉速控制 原理未必可用在此種3線式通風機。在此種構造形式中轉速 的控制能以不同的方式來進行。當轉速是經由該供電電壓的 大小來控制時，在電腦主機板上的控制元件上會產生一種相 對應的損耗功率。該控制元件之尺寸因此須夠大，使得在通 ^ 風機阻塞而發生大的電流且產生大的損耗功率時亦不會使 該控制元件受損。另一方式是可設有一種監視單元，其在通 風機阻塞時可辨認一種不尋常的高電流且停止該控制元 件，以保護該控制元件使不會因較高的損耗功率而受損。上 述二種方式都需要高的耗費且主機板亦需要相對應的空間 需求。反之，若3線式通風機之轉速是藉由其供電電壓之脈 波寬度調變來控制，則干擾性輻射對電腦之其它元件會造成 不良之影響，其中該千擾性輻射是當一種功率較大-且脈波

1277713 寬度已調變的信號存在於一種位於主機板和通風機之間的 大約20公分長的導線上時所產生者。 此外，未提供轉速信號的通風機亦已爲人所知。轉速可藉 由辨認該通風機之負載電流中的整流脈衝來測定。 目前市場上一般的個人電腦中幾乎只使用3線式通風機。 但在主機板之下一世代中將可預見4線式通風機的使用將 會逐漸增加。因此會形成一種過渡時間，此時上述二種形式 之主機板和通風機都將存在於市場中。 3線式和4線式通風機使用相用種類的插頭。機械上完全 相容：3線式和4線式插頭交互地適用於3極插頭或4極插 頭，其中在全部之情況中都可確保各極受到保護。插頭和插 座之電性接觸上的設定是有條件的：插在4極式插座上的3 線式通風機以較高的轉速運轉，反之，插在3極式插座上的 4線式通風機則處於一種未定的狀態中。此二種情況都是不 利的。在最有利的情況下，只有轉速下降能起作用且因此使 雜訊下降不起作用，於是通風機控制之原來的目的即不能達 成。在最不利的情況下，不能確保該處理器可充份地冷卻， 這樣會使系統受損或停止運作。 一種可想到的解決方式是在主機板上在該二種形式的通 風機用的插頭插座上於必要時設置一特定的控制器。當然不 排除各形式之間替換時的危險性。此外，此種解決方式會在 主機板上造成較高的製造成本且電路板上另外亦需要空間。 【發明內容】 本發明的目的是提供一種通風機控制用之方法和裝置，使 J277713, 能以轉速可變之方式來控制所連接的通風機而與該通風機 是否爲第一種構造形式的通風機（4線式通風機）或第二種構 造形式的通風機（3線式通風機）無關。 上述目的以一種通風機控制用之方法來達成，其中可辨 認：連接至插頭插座上的通風機是否爲第一種或第二種構造 形式的通風機’且可依據其構造形式來控制該通風機。 在本方法的一種有利的實施方式中，須進行各步驟以辨認 該通風機的構造形式且控制該通風機，以便可 首先設定第一種操作模式以控制第一種構造形式的通風 機’其中該供電電壓（V)保持定値且藉由轉速控制信號（D s) 來控制轉速， -在轉速控制信號（D S )改變時測得該通風機的實際轉速且 進行評估， -保持著第一種操作模式，若轉速在該轉速控制信號改變 時已改變， -設定第二種操作模式以控制第二種構造形式的通風機， φ 其中藉由該供電電壓（V)來控制轉速，若轉速在該轉速控制 信號改變時未改變。 因此，本發明中可辨認一種已連接之通風機的構造形式且 該通風機可適當地以轉速受到控制的方式而被驅動。主機板 上唯一的插頭因此已夠用，各型式之通風機之間替換時每一 種危險性因此可由使用者所排除。藉由功能來辨認轉速控制 用的輸入端時所具有的優點是··其與該通風機的詳細的構造 無關。這種優點在例如藉由控制輸入端的阻抗來辨認該通風 1277713 機的型式時是不存在的。又，辨認該通風機的構造形式時所 用的相位須保持很短。因此，該冷卻作用不會受到該辨認相 位所影響。每一時間須確保有足夠的排熱作用，特別是驅動 開始時幾乎不需冷卻。 在本方法的另一種實施方式中，第二種構造形式的通風機 以一種脈波寬度已調變的供電電壓來控制轉速。此外，有利 的方式是讀入外部的測量値和額定値且依據這些値來控制 該轉速。

就裝置而言，本發明的上述目的是藉由申請專利範圍第8 項所述通風機控制用之裝置來達成。 上述方法和裝置之其它有利之形式描述在申請專利範圍 各附屬項中。 【實施方式】 本發明以下將依據圖式來描述一實施例。 第1圖是依據本發明的方法來控制一通風機所用的裝置。 一插頭插座1用來連接各種不同形式之通風機，就像上述已 ^ 描述者一樣。該插頭插座1具有：一種接地端GND ; —種終 端V，其用來提供該供電電壓；一種轉速控制信號用的終端 DS ;以及一種轉速信號用之終端TS。該插頭插座1是與一 種裝置2相連接以讀入該轉速信號τ S，該裝置2的輸出端 上提供該通風機的實際轉速。該裝置2的輸出端是與一記憶 體3及一控制單元4相連接。一種比較器5連接至該記憶體 3上。該比較器5檢測該記憶體3中所儲存的轉速値是否相 同或不同。在進行比較時，亦可由記憶體取出第一値且直接 ,1277713 由該裝置2取出第二値。該比較器5的輸出同樣傳送至該控 制單元4。此外，該控制單元4具有一個或多個輸入端以讀 si 入例如溫度或轉速用的額定値且另有一個或多個輸入端以 讀入例如該處理器之實際溫度的測量値MW。該控制單元4 提供轉速控制信號DS和操作模式控制信號BS以作爲輸 出。該轉速控制信號D S —方面施加至插頭插座1且另一方 面在一驅動器6中轉換成可變的供電電壓Vvar。一種轉換 器7依據該操作模式控制信號B S而使該插頭插座1上的該 H 供電電壓用的終端可與該驅動器6之輸出端（V = V V a r)相連 接或與一種定値的供電電壓（V = Vcc)相連接。 須針對機械性和電性來設計該插頭插座1，使上述二種構 造形式的商用通風機（3線式或4線式通風機）都可插入。3 線式通風機因此與接地端GND，供電電壓用之終端v以及 轉速信號用之終端TS相接觸。4線式通風機除了上述三種 終端之外另與無功率之轉速控制信號用之終端D S相接觸。 在3線式通風機中轉速之改變只可經由該供電電壓v之改變 來進彳了 ’追可藉由該供電電壓大小之改變或藉由該供電電壓 V之脈波寬度之調變來達成。反之，在4線式通風機中，該 供電電壓V保持定値且轉速之改變是由通風機中的一種裝 置來進行’該裝置之功能是對該無功率之轉速控制信號D S 進行評估。可製成該轉換器7和驅動器6，使一種切換元件 (例如，末級電晶體）可接管此二種功能。發出一種定値的供 電電壓因此例如相當於導通比例是1 0 0 %之脈波寬度已調變 的供電電壓。 -10- .1277713 , 第2圖是通風機控制-及辨認用的方法的流程圖，其開始 於通風機插入至該插頭插座1之後或開始於該裝置接通之 後。首先’由該控制單元4來設定第一種操作模式，其中藉 由操作模式控制信號B S和轉換器7使一種定値的供電電壓 V = Vcc發送至通風機。藉由轉速控制信號dS來預設第一轉 速’其例如等於該通風機的最大轉速。在已測得一種等待時 間之後’該通風機之實際轉速藉由單元2中該轉速信號T S 之評估來決定且儲存在記憶體3中。然後藉由轉速控制信號 φ D S來預設第二轉速，其可充份地與第一轉速相區別，例如， 其可爲最大轉速的5 0 %。實際上可調整的實際轉速亦以類 比方式儲存著。已儲存的各値由比較器5來進行比較。若該 二種實際轉速不相同，則該通風機須對該轉速控制信號進行 評估且另外在該操作模式中進行控制。當該二種已儲存的實 際轉速並無不同之時，該通風機不使用一種裝置來對該轉速 控制信號進行評估。在此種情況下轉換至一種操作模式，其 中爲了控制轉速須使通風機的供電電壓改變。爲了達成此一 φ 目的，該轉換器7須將該通風機之供電電壓v用之終端連接 至該驅動器6之輸出端（即，V = Vvar)。 上述之方法可彈性地依據各別之需求來調整。爲了控制轉 速，則該轉速控制信號DS和該可變的供電電壓Vvar可改變 其大小或進行脈波寬度調變。此外，可設計該控制單元4， 以讀入各額定値 S W(例如，所期望的轉速）以及測量値 M W (例如，待冷卻的組件之溫度）且可用來控制轉速。同樣， 亦可使用一種方式，其中亦可連接該通風機且正確地驅動該 -11- 1277713 通風機，该通風機未使用轉速信號。在此種情況下，實際轉 速可藉由通風機之負載電流之整流脈衝之評估來決定。 上述之配置特別是可用在個人電腦中。在此種情況下該控 制器配置在主機板上且通風機用來冷卻該處理器。該配置能 以唯一之積體電路來製成。同樣，亦能以已知的模組來對只 有一種構造形式的通風機進行溫度控制，以擴充成另一新的 模組而達成上述的控制。本發明中在主機板上只需一種插頭

插座。因此’上述之解決方式已考慮到製造者所主張的緊密 性（C 〇 m p a c t n e s s ) 〇 【圖式簡單說明】 第1 圖 本裝置之 —* 實 施 例 的 方塊圖。 第2 圖 本方法的 流 程 圖 〇 【主 要元件符號說 明 ] 1 插 頭 插 座 2 轉 速 信 號 TS控制用的裝置 3 記 憶 體 4 控 制 單 元 5 比 較 器 6 驅 動 器 7 轉 換 器 TS 轉 速 信 號 V 通 風 機 用 的 供 電電壓 V c c 定 値 的 供 電 電 壓 V v ar 可 變 的 供 電 電 壓 -12- 1277713. GND 接 地 DS 轉 速 控 制 信 號 BS 操 作 模 式 控 制信號 S W 額 定 値 MW 測 量 値

Claims (1)

1277713, 十、申請專利範圍： 第94 1 0 5 3 42號「通風機控制用之方法及裝置」專利案 (2006年10月修正） 1 · 一種通風機控制用之方法，該通風機連接至插頭插座（i) ，在該插頭插座（1)上， -可連接第一種構造形式的通風機，一與轉速無關的供電 電壓（V)供應至通風機且通風機的轉速由轉速控制信號 (DS)來控制，

-可連接第二種構造形式的通風機，其轉速藉由該供電電 壓（V)之改變來控制， 其特徵爲：辨認該連接至插頭插座（1)上的通風機是否爲 第一種或第二種構造形式，且依據通風機的構造形式來控 制該通風機。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中辨認該通風機之構造 形式和控制該通風機所用的各步驟分爲： -首先設定第一種操作模式以控制第一種構造形式的通 風機’其中該供電電壓（V)保持定値且藉由轉速控制信 號（DS)來控制轉速， -在轉速控制信號（DS)改變時測得該通風機的實際轉速 且進行評估， -保持著第一種操作模式，若轉速在該轉速控制信號改變 時已改變， -設定第二種操作模式以控制第二種構造形式的通風 機，其中藉由該供電電壓（V)來控制轉速，若轉速在該 1277713‘ 轉速控制信號改變時未改變。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該通風機之實際 轉速藉由讀入且評估一種轉速信號（TS)來測得。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中對該轉速控制信 5虎進行脈波寬度調變。 5 ·如申請專利範圍第i或2項之方法，其中第二種構造形式 白勺通風機以一種大小可改變的供電電壓（V)來控制轉速。 6 .如申請專利範圍第1或2項之方法，其中第二種構造形式

白勺通風機以一種脈波寬度已調變的供電電壓（V)來控制轉 速。 7 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中讀入外部之測量 値（MW)和額定値（Sw)且依據這些値來控制轉速。 8 · 一種通風機控制用之裝置，其包含： 一第一種構造形式之通風機控制用的第一元件，一與轉速 無關的供電電壓（V)供應至第一裝置且藉由一種轉速控 制信號（DS)來控制該通風機之轉速， -第二種構造形式之通風機控制用的第二元件，且藉由該 供電電壓（V)之改變來控制該通風機之轉速， -一種辨認元件，其用來辨認一種連接至該插頭插座（1) 上的通風機之構造形式， 其特徵爲：設有一種控制裝置（4)，其可依據通風機之已 辨認的構造形式來驅動第一或第二元件。 9.如申請專利範圍第8項之裝置，其中該轉速控制信號（DS) 已進行脈波寬度調變。 1277713 1 0 ·如申請專利範圍第8項之裝置’其中控制轉速用之已改變 的供電電壓（V)之大小可改變。 1 1 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中控制轉速用之已改變 的供電電壓（V)已進行脈波寬度調變。 1 2 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中設有該轉速信號（TS) 之讀入及評估用的裝置（2) ’以測定該通風機的實際轉速

1 3 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中設有一記憶體（3)和 一比較器（5 )，以測定該通風機之實際轉速値。 1 4 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中該控制裝置（4)支配 一種元件’以讀入外部之測量値（MW)和額定値（SW)且依 據已讀入的値來控制轉速。 1 5 ·如申請專利範圍第8項之裝置，其中設有一種轉換器（7) ，其由控制單元（4)所控制以提供一種定値的電壓（Vcc)或 一種可變的電壓（Vvar)至插頭插座（1)上而作爲供電電壓 (V)。 φ 1 6.如申請專利範圍第8至1 5項中任一項之裝置，其中該裝 置用來控制通風機，以冷卻電腦組件（特別是處理器）。