TWI306134B - Fan system and control device thereof - Google Patents

Description

1306134 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ^發明係關於-種系統及其控制裝置，特別關於— 梗風扇糸統及其控制裝置。 【先前技術】 由於電子裝置性能與處理速度提升，所使用的電子 元件集積度提高，故散熱需求也越大，其中一種作法係 裝，風扇於電子裝置中，用以進行散熱。藉由風扇的控 制^置依據環境溫度調整風扇的轉速，用以感測溫度之 感測元件，例如熱敏電阻器，即指對溫度變化敏感，且 係隨著溫度變化而改變電阻值之電阻器，而依據溫度與 電阻值的關連性可分為正溫度係數（positive temperature coefficient，pTC )與負溫度係數（如糾^ temperat㈣ eGeffieient，NTC)二種熱敏電阻器，pTc 熱敏電阻器即為當溫度升高則電阻值係跟著增加，而 NTC熱敏電阻器則為溫度升高而電阻值係下降；熱敏電 阻器現在已經廣泛應用於電子裝置作為溫度感測元 件，以利電路的控制及補償。 請參照圖1所示，—種習知之風扇系統1係包括一 感測模組11、一驅動模組12以及一馬達13，而該感測 模組11係具有一電阻器r及一熱敏電阻器，該電 阻态R之一端係接收該驅動模組丨2之一工作電壓v 1， 另一端係與該熱敏電阻器RTfJ之一端電性連接，且該 1306134 熱敏電組器RTH係用以接收並依據一外界溫度的變化 而轉換電阻值，並與該電阻器R將該工作電塵V1分 壓產生-感測溫度訊號8卜並傳送至該驅動模組 12’该驅動模組12係依據該感測溫度訊號S1而產生一 控制訊號S2，以控制該馬達13之轉速，該感測溫度訊 5虎S1係為—電壓值。在此係以該驅動模組u為一晶 ^並/、有複數個腳位，且其中之一腳位VREG係提供 X、作電I vi ’另一腳位VTH係接收該感測溫度訊號 S1為例。 而田払作、組裝或安裝該風扇系統1時，該風 扇系統：_動或外力之影響，#造成該熱敏電阻器 H從忒風扇系統}脫落或斷掉’使該風扇系統]不能 fk H皿度之變化而改變’即該馬達13繼續維持原先 之轉若該風扇系統"夺續運作，則該溫度係逐漸上 _ Λ馬達13依然維持相同轉速，則該風扇系統1 會因整體過熱而導至損壞，不僅降低可靠度與使用效 此’更因需常替換而提升使用成本。 i為了改善上述方法，則於當該熱敏電阻器RTH 脫落或斷掉時，使該馬達13之轉速為全速；欲達到此 種方式’貝,丨須挑選該熱敏電阻i RTH < t阻值例如 5ΚΩ1且該電阻器R之阻值需小於⑽，以於該熱敏 電阻為RTH脫落或斷掉時，則因該電阻器R之電阻值 很小’使流進該驅動模組12 ( vth)的電流夠大，而使 驅動模組12可產生控制訊號S2以控制該馬達13之 1306134 轉速為全速，此種方式所需的該熱敏電阻器RtH之電 阻值較小，故於選用易受限制。 請參照® 2所$ ’另-改善方式係改以—12伏特 之供應電源V2以供應該感測模組u，則不論該熱敏電 :器：TH及該電阻器R之電阻值大小，亦可於該熱敏 电阻杰RTH脫落或斷掉時，控制該馬達13之轉速為全 速 '然而’當該熱敏電阻器RTH未脫落或斷掉時,，豆 2溫度越低，電阻值越大，故與該電阻HR將該供應 脸"、V2分壓後，所產生之該感測溫度訊號S1之值， 馬：於該驅動模組12内部之一設定電壓，直接導致該 :U之轉速為全速’此―環境溫度低但風扇轉速卻 ::速的情況不僅浪費能源，且與原先設計功能背道而 ，因於此，如何提供一種能夠於風扇系統 Γ!Π，：感測元件脫落或_時，為保護風扇 —0 置’已成為重要課題之 市」裝 【發明内容】 有鑑於上述課題，本發明之 風扇系統的溫度感測元件昱常日士 '’、、提供一種能夠於 掉時，為保護風扇系統，而使^達2測元件脫落或斷 系統及其控制裝置。 ’、 速為全速之風扇 緣是，為達上述目的，依據本發明之—種風扇系統 1306134 的控制裝置包括一溫度感測模組、一比較模組以及一驅 動模組。該溫度感測模組係感測並依據一外界溫度以產 生一感測訊號；該比較模組係接收該感測訊號，並依據 該感測訊號及一參考電壓訊號以輸出一比較訊號；該驅 動模組係分別與該溫度感測模組及該比較模組電性連 接’供應該溫度感測模組及該比較模組所需之一工作電 壓’且接收並依據該感測訊號或該比較訊號以輸出一轉 速控制訊號。 為達上述目的，依據本發明之一種風扇系統包括一 才工制名置以及一馬達。该控制裝置係包括一溫度感測模 組、一比較模組及一驅動模組；該溫度感測模組感測並 依據一外界溫度以產生一感測訊號；該比較模組係接收 該感測訊號，且依據該感測訊號及一參考電壓訊號以輸 出比較讯號，该驅動模組分別與該溫度感測模組及該 比較模組電性連接，供應該溫度感測模組及該比較模組 所需之一工作電壓，且接收並依據該感測訊號或該比較 訊號以輸出一轉速控制訊號。該馬達係接收並依據該轉 速控制訊號以控制該馬達之轉速。 「 *承上所述，因依據本發明之一種風扇系統及其控制 ί裝置係藉由該控制裝置之一溫度感測模組感測一外界 溫度以產生一感測訊號，並藉由一比較模組將該感測訊 號及一參考電壓訊號比較後輸出一比較訊號，再藉由一 驅動模組依據該感測訊號或該比較訊號控制一馬達之 :轉速。與習知技術相較，本發明之風扇系統及其控制裝 1306134 參考電壓訊號及該感測訊號 、先疋否處於正常狀態，並 m。亥風扇糸 訊號時，即該風扇系統為；η訊號小於該感測 訊號以使該則產生—轉速控制 士 n 〜4轉速4全速，此種方式除了可藉由兮 用比較該參考電屋訊號及該感測訊號以;； 為正常狀態外，更可於該風扇系統處 节風吊^時，控制該馬達的轉速為全速，故不僅保護 =糸統之整體運作’更進而提升該風扇系統之可靠 度與使用效能。 非 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例 之種風扇糸統及其控制裝置。 /㈢乡…、圖3所示，依據本發明較佳實施例之一種風 扇系統2包括一控制裝置21以及一馬達22。於本實施 例中，該控制裝置21係具有一溫度感測模組211、一比 較模組212及一驅動模組213。 該溫度感測模組211係具有一感測元件21n，故可 藉由該感測元件2111感測一外界之溫度，再依據該溫 度以轉換產生一感測訊號S3，而該感測元件2111並無 限制，於實施上係可為一熱敏電阻器，在此係以該熱敏 電阻器為負溫度係數（NTC )熱敏電阻器為例；另外， 該感測訊號S3亦無限制，在此係可為一電壓值。 該比較模組212係具有一比較器2121，其係與該 1306134 f度感測模組211電性連接；該比較器2121係具有— 二#輸入碥11、一第二輸入端12及一輸出端Ο，該比 交模組212係藉由該比較器2121之該第—輸入端^接 ^一翏考電壓訊號S4’該第二輸人端12接收該感測訊 ^ 4比較器2121係比較該感測訊號S3及該參考 山髭Κ號S4之值的大小，並根據比較的結果於該輸出 輸出比較5凡號S 5，於本實施中，該參考電壓訊 號S4並無限制，於實施上係為—電壓值，而該比較器 Π!亦無限制，係可為一運算放大器，該比較訊號S5 :貝施上係可為一高電位訊號或一低電位訊號。 一 一該驅動模組213係具有一第一端部、一第二端部及 二弟^端部’且該驅動模組213並無限制，係可為一微 =理益或一晶片，該驅動模組213係具有複數個腳位， ::上’該第一端部係為VTH腳位，該第二端部係為 ΜΙ腳位，而該第三端部則為—VREG腳位。於本實施 ，中’该驅動模組213係分別與該溫度感測模組2η及 2車乂模組2^12電性連接’以使該第—端部接收該感測 ::S3 ’該第二端部接收該比較訊號S5，並依據該感 測訊號S3或該比較訊號S5以輸出一轉 %。此外，該驅動模組213係透過該第三端部產生= =電壓V3，係用以供應該溫度感測模组2ιι及該比較 ^、，且212。此外’於正常狀態下，該參考電壓訊號S4 品小於該工作電廢V3。 另外，於本實施例之該驅動模組213中，當該第二 10 1306134 知部於接收該比較訊號S5為該低電位訊號時，則會使 該第二端部内部之電路接地，而使該轉速控制訊號S6 4工制δ亥馬達2 2以全速運轉。 請參照圖4所示，本實施例之該溫度感測模組211 包括一第一電阻器R1及一感測元件21U ;該第一電阻 器之一端係接收該驅動模組213之該工作電壓V3， 该感測元件2111之一端係與該第一電阻器ri之另一端 電性連接，以轉換產生該感測訊號S3，該感測元件2111 之另一端則接地。 該比較模組212包括一比較器2121 器R2、一第二電阻器R3、一第四電阻器R4及一第五 電，器R5;而該比較器2121係具有一第一輸入端n、 一第二輸入端12及一輸出端〇，本實施例之該比較器 12 1之比較方式及結果已於上述實施例詳述，故亦不 再夤述在此圖所示電路中，該第二電阻器R2之一端 係接收該工作電麗V3 ’其另一端與該第一輸入端^電 妓該第三電阻器R3之一端係與該第-輸入端11 ^ f生該參考電塵訊號S4,其另一端係接地； 4四電阻^ R4之—端係接收該卫作電壓V3，一 ，與該輸出端。電性連接；該第五電阻器R5之2端係 接：四電阻$ R4之該另-端及該輸出端0電性連 第三電阻m总本實第二電阻器R2及該 ° 3係甩以將該工作電壓VREC}分题 該參考雷厣邙躲 77 7土以產生 #uS4’而該第四電阻器R4及該第五電阻 1306134 之訊號分壓以產生該 °° R5係用以將該比較器2121輸出 比較訊號S5。 22位照圖3與圖4所示’於本實施例中，該馬達 S6控制該馬達22之轉速 ”妾收_速控制訊號S6，並依據該轉速控制 S6控制該馬達22夕絲：击。 ^月再4知圖4所示，該風扇系統2之作動如下：當 X A扇系4* 2於正常狀態時，即該感測元件2111未受 到任何外力而斷開或鬆脫時，該感測元件2111係自外 :感測該溫度，並利用該第一電阻器Ri與該感測元件 、刀二X ^換產生該感測訊號S3，該溫度感測模組 211並將該感測訊號S3分別送至該驅動模組加及該 比較❹212’而該比較模組212之該第二電阻器们 及j第一電阻裔R3將該驅動模組213所提供之該工作 電壓V3分壓，以產生該參考電壓訊號S4，該比較器 幻^係藉由該第一輸入端n接收該參考電壓訊號， 5亥第二輸入端12接收該感測訊號S3，以比較該參考電 壓訊號S4及該感測訊號S3之值的大小，由於該風扇系 統2之該參考電壓訊號S4係大於該感測訊號幻並小於 工作電壓V3 ’而該比較器2121則於輸出端〇輸出該比 較訊號S5，並利用該第四電阻器R4及該第五電阻器 R5分壓後送至該驅動模組213，而依據該驅動模組 的特性，於此狀態下，該驅動模組213僅依據該感測訊 號S3之值的大小，以產生該轉速控制訊號S6控制該馬 達22之轉速。 1306134 而當該感測元件2111因故斷掉或鬆脫時，該工作 塗V3經由該第-電阻器Ri後得到的該感測訊號S3 ，值’幾乎與該工作電壓V3相同，故此時該參考電壓 山號S4係小於該感測訊號S3 ’該比較器2121於輸出 該比較訊號S5係為低電位訊號，而依據該驅 v之特性，此時該驅動模組213僅依據該比較訊號 而產生a亥轉速控制訊號S6，以控制該馬達U全 轉。 〜$ 由於。亥風扇系統2係藉由該控制裝置21之該比較 吳組212比較該參考電壓訊號S4及該感測訊號S3值之 i以於忒參考電壓訊號S4大於該感測訊號S3且小 j工作電㈣，即—般狀態，由該驅動模組213依據該 S3以產生該轉速控制訊號s L之轉速。;或於該感測元件2⑴脱落或斷掉 213^3 Μ #小於該❹1職S3，而由該驅動模組 13依據该比較訊ES5以控制該馬達22全速運轉。 此種方式’不僅可藉由該比較模組2 i 2比較該 電：訊號S4及該感測訊號幻值之大小，以判 :件2Π1是否脫落或斷掉，更可於該感測元件則j :’而不能感測該溫度時，該風扇系統2之該馬 f之1=影響而全速運轉，故不僅保護該風扇系統 之正體運作，更進而提升該風扇系統2之可靠度斑使 用效能。 非没，、1史 丁上所述’本發明之—種風扇系統及其控制裝置係 1306134 错由邊控制裝置之一溫度感測模組感測一外界之溫度 以產生一感測訊號，並與一比較模組所具有之一參考電 壓訊號比較後輸出-比較訊號，再藉由一驅動模組依據 該感測訊號或該比較訊號控制一馬達之轉速。與習知技 ，相較，本發明之風扇系統及其控制裝置比較該參考電 壓訊號及該感測訊號，以判斷該風扇系統是否處於正常 2態，並於該參考電壓訊號小於該感測訊號時，即該風 =統為異常狀態’職生—轉速㈣訊號錢該馬達 之轉逮為全速，此種方式除了可藉由該比較 電壓訊號及該感測訊號以判斷該風扇系統是 :為正常狀態外，更可於該風扇系統處於異常狀4 全速，故不僅保護該風扇系整 體運作，更進而提升該風扇系統之可靠^ 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者任 離本發明之精神與範·， 可未脫 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。-或 【圖式簡單說明】 =一種習知之風扇系統之示意圖； 圖2為另一種習知之風扇系統之示^圖； 圖3為依據本發明較佳實施例之秦 示意圖；以及 、 種風扇系統」 、、圖4為依據本發明較佳實施例之 感測模組及比較模組係為—電路示音圖·"’、、'、先，且溫Ζ 14 1306134 元件符號說明： 1、2 風扇系統 11 感測模組 12 驅動彳果組 13、22 馬達 21 控制裝置 211 溫度感測模組 2111 感測元件 212 比較模組 2121 比較器 213 驅動模組 11 第一輸入端 12 第二輸入端 0 輸出端 R 電阻器 R1 第一電阻器 R2 第二電阻器 R3 第三電阻器 R4 第四電阻器 R5 第五電阻器 S1 感測溫度訊號 S2 控制訊號 S3 感測訊號 S4 參考電壓訊號 S5 比較訊號 S6 轉速控制訊號 VI、V3 工作電壓 V2 供應電源 RTH 熱敏電阻器 15

Claims (1)

1306134 十 '申請專利範圍： 1、 一種風扇系統的控制裝置，包括： 一溫度感測模組，係感測並依據一外界溫度以產生 一感測訊號； 一比較模組，係接收該感測訊號，且依據該感測訊 號及一參考電壓訊號以輸出一比較訊號；以及 一驅動模組，係分別與該溫度感測模組及該比較模 組電性連接，供應該溫度感測模組及該比較模組 所需之一工作電壓，且接收並依據該感測訊號或 該比較訊號以輸出一轉速控制訊號。 2、 如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中該感 測訊號係為一電壓值。 3、 如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中該比 較訊號係為一高電位訊號或一低電位訊號。 4、 如申請專利範圍第3項所述之控制裝置，其中當該 參考電壓訊號大於該感測訊號時，該比較訊號係為 §玄1¾電位訊號。 5、 如申請專利範圍第4項所述之控制裝置，其中該參 考電壓訊號之電壓係小於該工作電壓。 6、 如申請專利範圍第3項所述之控制裝置，其中當該 參考電壓訊號小於該感測訊號時，該比較訊號係為 該低電位訊號。 7、 如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中該溫 度感測模組係具有一感測元件，藉由該感測元件感 16 1306134 測並依據該外界溫度以轉換產生該感測訊號。 8、如申請專利範圍第i項所述之控制敦置，其中該溫 度感測模組係包括： -第-電阻器’其一端係接收該工作電壓；以及 -感測元件’其一端係與該第一電阻器之另一端電 性連接以轉換產生該感測訊號，其另—端接地。 如申請專利範圍第7或8項所述之控制裝置，其中 該感測元件係為一熱敏電阻器。 10、 如申請專利範圍第8項所述之控制裝置，其中 k感成I元件係為一正溫度係數熱敏電阻器或一負 溫度係數熱敏電阻器。 11、 如申請專利_第i項所述之控制裝置，其中該比 較模組係具有一比較器，該比較器具有一第一輸入 步而、一第二輸入端及一輸出端，該第一輸入端接收 °亥參考電壓訊號，該第二輸入端接收該感測訊號， °亥比較态比較該參考電壓訊號及該感測訊號，以於 该輸出端輸出該比較訊號。 12、 如申請專利範圍第11項所述之控制裝置，其中該 比較器係為一運算放大器。 13如申睛專利範圍第1項所述之控制裝置，其中該比 較模組係包括： 比較益’係具有一第一輸入端、一第二輸入端及 —輸出端，該第二輸入端接收該感測訊號，該輸 出端輸出該比較訊號； 17 1306134 =器H軸收該工作電 具另 端與該第—輸入端電性連接； 一弟二電阻器，其-端係與該第-輸入端電性連接 :產生該參考㈣訊號，其另一端接地電f生連接 第四電阻器’其一端係接收該工作電壓，並一 端與該輸出端電性連接；以及 ” 一 14 15、 16、 一！五電阻器’其-端係與該第四電阻器之該另一 鈿及该輸出端電性連接，其另一端接地。

申明專利範圍第13項所述之控制裝置，其中該 比車父器係為一運算放大器。 如申請專利範圍第！項所述之控制裝置’其 動模組係為一微處理器或一晶片。 ” 一種風扇系統，包括： -控制裝置’係包括一溫度感測模組、一比較模組 及驅動杈組，該溫度感測模組感測並依據一外

界之脈度以產生一感測訊號，該比較模組係接收 該感測訊號，且依據該感測訊號及一參考電壓訊 號以輸出一比較訊號，該驅動模組分別與該溫度 感測模組及該比較模組電性連接，供應該溫度感 測杈組及該比較模組所需之一工作電壓，且接收 並依據該感測訊號或該比較訊號以輸出一轉速控 制訊號；以及 馬達，係接收並依據該轉速控制訊號以控制該馬 達之轉速。 18 1306134 17、 如申請專利範圍第16項所述之風扇系統，其中該 感測訊號係為一電壓值。 18、 如申請專利範圍第丨6項所述之風扇系統，其中該 比較甙號係為一尚電位訊號或一低電位訊號。 19、 如申請專利範圍第18項所述之風扇系統，其中當 該參考電壓訊號大於該感測訊號時，該比較訊號係 為該高電位訊號。 20 如申請專利範圍第19項所述之風扇系統，其 21 參考電壓訊號之電壓係小於該工作電壓。 如申明專利範圍第丨8項所述之風扇系統，其中當 該參考電壓訊號小於該感測訊號時，該比較訊號係 為該低電位訊號。 22 23 如申請專利範圍第16項所述之風❹統，其中該 ，度感測模組係具有—感測元件，藉由該感測元件 感測並依據該溫度以轉換產生該感測訊號。 如申請專利範圍第16項所述之風扇統°， 溫度感測模組係包括： —第—電阻器，其一端係接收該工作電壓；以及 感’則兀件’其一端係與該第一電阻器之另一端電 2 4、如^ t以轉換產生該感測訊號，其另—端接地。 中今：圍第22或23項所述之風扇系統，其 Λ感測元件係為一熱敏電阻器。 I;::::圍第22或23項所述之風扇系統，其 測几件係為-正溫度係數熱敏電阻器或一 19 1306134 負溫度係數熱敏電阻器。 26 如申請專利範圍第16項所述之風扇系統，其中該 比，模:且，具有-比較器’該比較器具有一第—輸 而 第—輸入端及一輸出端，該第一輸入端接 =該參考電壓訊號，該第二輸入端接收該感測訊 仏，4比較器比較該參考電壓訊號及該感測訊號， 以於该輪出端輸出該比較訊號。 27 圍第26項所述之風扇系統，其中該 季盗係為—運算放大器。 28 申;:f利範圍第16項所述之風扇系統，其中該 比較杈組係包括： 一：:係具有一第一輸入端、-第二輸入端及 二端接收該感測訊號，該輸 一第二電卩且哭 ^ 端Μ二其一端係接收該工作電壓，其另-一 &/_、該苐—輸入端電性連接； 考：一端係與該第-輸入端電性連接 -第四t::!壓訊π’其另-端接地; 一=該輪出端電性連接’·以及作電麼，其另一 苐五電@ ^ 其一端係與該第四雷I：日突、4 σ 端及該輪出端電性連接J四電阻益之該另- 如申請專 連接，其另—端接地。 J季巳圍第2 8項所诚之涵芦〆 比較器係為~ 、这之風扇糸統，其中該 你馮運算放大器。 20 29 1306134 30、如申請專利範圍第16項所述之風扇系統，其中該 驅動模組係為一微處理器或一晶片。

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