TWI478481B - 風扇控制系統 - Google Patents

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TWI478481B TW098132014A TW98132014A TWI478481B TW I478481 B TWI478481 B TW I478481B TW 098132014 A TW098132014 A TW 098132014A TW 98132014 A TW98132014 A TW 98132014A TW I478481 B TWI478481 B TW I478481B
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Yong-Zhao Huang
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Description

風扇控制系統
本發明涉及一種風扇控制系統。
習知之電子設備內的風扇通常以一固定的轉速轉動，當電子設備內的溫度上升時，風扇並不能相應地提高轉速，從而使得電子設備內的溫度不能有效地被降低，而當電子設備內的溫度下降時，風扇亦不能相應地降低轉速，從而造成電能的浪費。
鑒於以上內容，有必要提供一種能隨著溫度變化而改變風扇轉速的風扇控制系統。
一種風扇控制系統，包括：一線性穩壓調節器，包括一第一端、一第二端及一第三端，該線性穩壓調節器的第一端與一第一電源相連，第二端與一風扇相連並依次透過一第一電阻及一第二電阻後接地，第三端與該第一電阻及第二電阻之間的節點相連；一輸入/輸出控制晶片，其一端透過一第三電阻與線性穩壓調節器的第三端相連；及一溫度感應器，其與該輸入/輸出控制晶片的另一端相連，該溫度感應器用於感應一電子設備內部的溫度，該輸入/輸出控制晶 片用於根據該溫度感應器發出的溫度訊號輸出具有對應工作週期的脈寬調變訊號，以對應改變該線性穩壓調節器的第二端的電壓，從而控制該風扇的轉速。
本發明風扇控制系統透過將該線性穩壓調節器的第一端與一第一電源相連、第二端依次透過該第一電阻及第二電阻接地、第三端與該第一電阻與第二電阻之間的節點相連，該輸入/輸出控制晶片的一端透過該第三電阻與線性穩壓調節器的第三端相連、另一端與該溫度感應器相連，透過該輸入/輸出控制晶片發出的脈寬調變訊號控制該線性穩壓調節器的第二端的電壓，從而控制該風扇的轉速。
10‧‧‧風扇
20、200‧‧‧線性穩壓調節器
30‧‧‧輸入/輸出控制晶片
40‧‧‧溫度感應器
V_in1‧‧‧第一電源
R1、R2、R3、R4‧‧‧電阻
A‧‧‧節點
Q1、Q2‧‧‧場效應電晶體
U1‧‧‧運算放大器
V_in2‧‧‧第二電源
U2‧‧‧三端穩壓管
圖1係本發明風扇控制系統的第一較佳實施方式的電路圖。
圖2係本發明風扇控制系統的第二較佳實施方式的電路圖。
請參閱圖1，本發明風扇控制系統用於控制一電子設備內的風扇10的轉速。該風扇控制系統的第一較佳實施方式包括一線性穩壓調節器20、三個電阻R1、R2、R3、一輸入/輸出控制晶片30及一溫度感應器40。
該線性穩壓調節器20包括一第一端、一第二端及一第三端。該線性穩壓調節器20的第一端與一第一電源V_in1相連；第二端與該風扇10相連，還依次透過該電阻R1及R2接地；第三端與該電阻R1與R2之間的節點A相連，還透過該電阻R3與該輸入/輸出控制晶片30相連。該輸入/輸出控制晶片30與該溫度感應器40相連。
該線性穩壓調節器20包括一場效應電晶體Q1、一運算放大器U1及一第二電源V_in2。該場效應電晶體Q1的汲極為該線性穩壓調節器20的第一端、源極為該線性穩壓調節器20的第二端。該運算放大器U1的輸出端與該場效應電晶體Q1的閘極相連，正輸入端與該第二電源V_in2相連，負輸入端為該線性穩壓調節器20的第三端，電源端與該第一電源V_in1相連，接地端接地。該線性穩壓調節器20的第二端用於輸出一電壓V-out。
該線性穩壓調節器20用於使得該電阻R1與R2之間的節點A的電壓穩定於一穩定值V-ref。
該溫度感應器40用於感應該電子設備內部的溫度，並發出一溫度訊號至該輸入/輸出控制晶片30。該輸入/輸出控制晶片30用於根據該溫度訊號輸出一具有對應工作週期的脈寬調變訊號。如當溫度升高時，該輸入/輸出控制晶片30輸出的脈寬調變訊號的工作週期減小，而當溫度降低時，該輸入/輸出控制晶片30輸出的脈寬調變訊號的工作週期增大。本實施方式中，該溫度感應器40及輸入/輸出控制晶片30可為電子設備的一主機板上本身所固有的元件。
下面對本發明風扇控制系統的工作原理進行說明。
把該電阻R3與R2看成一等效電阻Ra，該等效電阻Ra在輸入不同工作週期的脈寬調變訊號時具有不同的阻值。該等效電阻Ra與電阻R1串聯，該場效應電晶體Q1的源極電壓V-out滿足如下公式：V-out=V-ref×(1+R1/Ra) (1)
從公式1中可看出：當該等效電阻Ra最大時，該場效應電晶體Q1 的源極電壓V-out最小；當該等效電阻Ra最小時，該場效應電晶體Q1的源極電壓V-out最大。
當該電阻R3所接收的脈寬調變訊號的工作週期為0%時，該電阻R3即相當於接地。此時，該電阻R3與R2相當於並聯，該等效電阻Ra取得最小值且滿足如下公式：Ra=R2×R3/(R2+R3) (2)
根據該公式1及公式2可得知此時該場效應電晶體Q1的源極電壓V-out滿足如下公式：V-out=V-ref×[1+R1×(R2+R3)/(R2×R3)] (3)
當該電阻R3所接收的脈寬調變訊號的工作週期為100%時，相當於該電阻R3斷開。此時，該等效電阻Ra最大且等於電阻R2。根據該公式1，該場效應電晶體Q1的源極電壓V-out滿足如下公式：V-out=V-ref×[1+R1/R2] (4)
從以上分析可得知該場效應電晶體Q1的源極電壓V-out的最小值為V-ref×[1+R1/R2]、最大值為V-ref×[1+R1×(R2+R3)/(R2×R3)]。
當該電阻R3所接收的脈寬調變訊號的工作週期在0%與100%之間時，該場效應電晶體Q1的源極電壓V-out介於該最小值V-ref×[1+R1/R2]與該最大值V-ref×[1+R1×(R2+R3)/(R2×R3)]之間。
由於該輸入/輸出控制晶片30根據該溫度感應器40發出的溫度訊號輸出具有對應工作週期的脈寬調變訊號，且從以上描述可看出 ，當電子設備內部溫度較高，即該輸入/輸出控制晶片30輸出的脈寬調變訊號具有較低的工作週期時，風扇10所接收的電壓V-out相對較大，從而使得風扇10的轉速相對較快；而當電子設備內部溫度較低，即該輸入/輸出控制晶片30輸出的脈寬調變訊號具有較高的工作週期時，風扇10所接收的電壓V-out相對較小，從而使得風扇10的轉速相對較慢。如此即實現了由該脈寬調變訊號控制該線性穩壓調節器20的第二端的電壓，從而控制該風扇10的轉速。
請一併參閱圖2，本發明風扇控制系統的第二較佳實施方式與第一較佳實施方式的區別在於線性穩壓調節器的結構不同。第二較佳實施方式中，該線性穩壓調節器200包括一三端穩壓管U2、一場效應電晶體Q2及一電阻R4。
該場效應電晶體Q2的汲極作為該線性穩壓調節器200的第一端與該第一電源V_in1相連，源極作為該線性穩壓調節器200的第二端與該風扇10相連。該場效應電晶體Q2的閘極透過該電阻R4與該第一電源V_in1相連。
該三端穩壓管U2的陽極接地，陰極與該場效應電晶體Q1的閘極相連，參考極作為該線性穩壓調節器20的第三端與該電阻R1及R2之間的節點A相連。
本發明風扇控制系統的第二較佳實施方式的工作原理與第一較佳實施方式的工作原理相同，在此不再贅述。
本發明風扇控制系統將該線性穩壓調節器20、200的第一端與第一電源V_in1相連，第二端依次透過該第一電阻R1及第二電阻R2 接地，第三端與該第一電阻R1與第二電阻R2之間的節點A相連；該輸入/輸出控制晶片30的一端透過該第三電阻R3與線性穩壓調節器20、200的第三端相連，另一端與該溫度感應器40相連。透過該輸入/輸出控制晶片30發出的脈寬調變訊號控制該線性穩壓調節器20、200的第二端的電壓，從而控制該風扇10的轉速。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧風扇
20‧‧‧線性穩壓調節器
30‧‧‧輸入/輸出控制晶片
40‧‧‧溫度感應器
V_in1‧‧‧第一電源
R1、R2、R3‧‧‧電阻
A‧‧‧節點
U1‧‧‧運算放大器
Q1‧‧‧場效應電晶體
V_in2‧‧‧第二電源

Claims (3)

  1. 一種風扇控制系統，包括：一線性穩壓調節器，包括一第一端、一第二端及一第三端，該線性穩壓調節器的第一端與一第一電源相連，第二端與一風扇相連並依次透過一第一電阻及一第二電阻後接地，第三端與該第一電阻及第二電阻之間的節點相連；一輸入/輸出控制晶片，其一端透過一第三電阻與線性穩壓調節器的第三端相連；及一溫度感應器，其與該輸入/輸出控制晶片的另一端相連，該溫度感應器用於感應一電子設備內部的溫度，該輸入/輸出控制晶片用於根據該溫度感應器發出的溫度訊號輸出具有對應工作週期的脈寬調變訊號，其中該脈寬調變訊號的工作週期隨溫度升高而減小，以對應改變該線性穩壓調節器的第二端的電壓，從而控制該風扇的轉速。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制系統，其中該線性穩壓調節器包括一場效應電晶體、一運算放大器及一第二電源，該場效應電晶體的汲極作為該線性穩壓調節器的第一端與該第一電源相連，源極作為該線性穩壓調節器的第二端與該風扇相連並依次透過第一電阻及第二電阻後接地，該運算放大器的正輸入端與該第二電源相連，負輸入端作為該線性穩壓調節器的第三端與該第一電阻及第二電阻之間的節點相連，輸出端與該場效應電晶體的閘極相連。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制系統，其中該線性穩壓調節器包括一場效應電晶體及一三端穩壓管，該場效應電晶體的汲極作為該線性穩壓調節器的第一端與該第一電源相連，源極作為該線性穩壓調節器的第 二端與該風扇相連並依次透過第一電阻及第二電阻後接地，該三端穩壓管的陽極接地，陰極與該場效應電晶體的閘極相連並透過一第四電阻與該第一電源相連，參考極作為該線性穩壓調節器的第三端與該第一電阻及第二電阻之間的節點相連。
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