TWI487840B - 風扇轉速之控制方法 - Google Patents

Description

風扇轉速之控制方法

本發明係關於一種風扇轉速之控制方法，特別是關於一種串聯風扇組之風扇轉速之控制方法。

由於電子裝置的資料處理量增加以及處理速度的提升，再輔以積體化製程的普及，使得電子裝置可容納更多的電子元件，因而使電子裝置的散熱日益重要。目前主要的散熱方式係利用風扇強制增加空氣對流來抑制電子裝置中溫度的升高，以達到散熱的效果。

現行風扇常用的控制方式，主要是利用限制風扇轉速的方式，使風扇可以在固定電壓或寬電壓下，得到特性上的提升，以保護原始的控制電路不被燒毀。而在風扇串聯時，置於後端的風扇(出風口端之風扇)之轉速會因前端的風扇帶動而提高轉速。然而，採用限制風扇轉速之控制方式，在風扇串聯時，會使得置於後端的風扇(出風口端之風扇)轉速受到限制，使串聯的風扇整體特性變差，無法達到較佳的散熱能力。目前，市面上串聯的風扇有的會解除置於後端的風扇上限速的控制，然此法會增加混料或生產上的困難，再者，因為使用者可能因會不知分辨串聯風扇之前後而將風扇裝反，使其無法達到效果。

因此，如何提供一種風扇轉速之控制方法，能夠利用分段控制的方法，使風扇在不同操作區間或不同環境下，採取不同的控制方法，進而使串聯風扇組發揮最大的效能，並且避免功率過高導致控制電路被燒毀，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠依據控制因子，而可進行分段控制之風扇轉速之控制方法。

本發明之另一目的為提供一種風扇轉速之控制方法，避免功率過高導致控制電路被燒毀。

為達上述目的，依據本發明之一種風扇轉速之控制方法，用以控制串聯風扇組的運轉。控制方法包括以下步驟：取得一控制因子；判斷控制因子是否小於一第一門檻值；若控制因子小於第一門檻值，則執行一第一控制步驟；若控制因子大於第一門檻值，則判斷控制因子是否大於一第二門檻值；若控制因子大於第二門檻值，則執行一第二控制步驟；以及，若控制因子小於第二門檻值，則執行一第三控制步驟。

在本發明一較佳實施例中，串聯風扇組具有一第一風扇及一第二風扇，且第一風扇及第二風扇於結構上串聯連接。控制因子係可為電壓值、電流值或功率值。第一門檻值及第二門檻值係可為電壓值、電流值或功率值。第一門檻值係可為下限值，而第二門檻值係可為上限值。第一控制步驟為解除限制串聯風扇組(第一風扇及第二風扇)之轉速，第一控制步驟係可透過葉形設計，以使串聯連接之第一風扇及第二風扇的控制因子在小於第一門檻值時 解除限速。第二控制步驟為限制串聯風扇組之功率。第三控制步驟為限制串聯風扇組之轉速。

在本發明一較佳實施例中，取得控制因子係藉由讀取、量測或計算方式得到控制因子。其中，當控制因子為電壓值或電流值時，控制因子可藉由讀取或量測方式得到；當控制因子為功率值時，控制因子可藉由讀取或量測電壓值及/或電流值，再以計算電壓值及電流值的乘積、或電壓值與電阻值、或電流值與電阻值而得到。控制方法係可以硬體或韌體實現，其中硬體係可以一邏輯電路實現。

承上所述，本發明之風扇轉速之控制方法係藉由依據控制因子而進行分段控制，藉由取得控制因子並與預設的第一門檻值(下限值)及第二門檻值(上限值)比較，以決定執行第一控制步驟、第二控制步驟或第三控制步驟。若取得之控制因子小於第一門檻值(小於下限值)，則執行第一控制步驟。若取得之控制因子大於第二門檻值(大於上限值)，則執行第二控制步驟。若取得之控制因子大於第一門檻值且小於第二門檻值(介於下限值與上限值之間)，則執行第三控制步驟。風扇在不同操作區間或不同環境下，採取不同的控制方法，進而使串聯風扇組達到較佳的效能，並且避免功率過高導致控制電路被燒毀。

1‧‧‧控制模組

11‧‧‧風扇控制單元

12‧‧‧比較單元

13‧‧‧訊號回授單元

14‧‧‧驅動單元

2‧‧‧串聯風扇組

21‧‧‧第一風扇

22‧‧‧第二風扇

S10~S60‧‧‧步驟

圖1A為依據本發明較佳實施例之一種風扇轉速控制模組的示意圖。

圖1B為本發明較佳實施例之一種風扇轉速之控制方法的流程圖。

圖2A為本發明一較佳實施例中單一風扇於第三控制步驟時與原始 單一風扇的風壓-風量特性比較圖。

圖2B為本發明一較佳實施例中串聯風扇組於第一控制步驟時與原始串聯風扇組的風壓-風量特性比較圖。

圖2C為本發明一較佳實施例中單一風扇於寬電壓下，採取第二控制步驟時與原始單一風扇的風壓-風量之特性與功率消耗比較圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種風扇轉速之控制方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖1A，其係為依據本發明較佳實施例之一種風扇轉速控制模組的示意圖。本發明之風扇轉速之控制方法係用以控制一串聯風扇組2的運轉；其中，串聯風扇組2具有一第一風扇21及一第二風扇22，當然串聯風扇組2更可具有二個以上的風扇，且風扇於結構上串聯連接。

如圖1A所示，控制模組1包括一風扇控制單元11、一比較單元12、一訊號回授單元13以及一驅動單元14。

風扇控制單元11分別與驅動單元14及比較單元12電性連接。此外，訊號回授單元13電性連接驅動單元14及比較單元12。驅動單元14由風扇控制單元11輸出之訊號決定串聯風扇組2之控制方法。

請同時參照圖1A與圖1B，圖1B為本發明較佳實施例之一種風扇轉速之控制方法的流程圖，控制方法包括步驟S10至步驟S60。

首先，於步驟S10中，取得一控制因子，其中取得控制因子係可藉由讀取、量測或計算方式得到控制因子。在本實施例中，控制 因子例如是電壓值、電流值或功率值。控制因子可直接由訊號回授單元13中讀取(或量測)電流值或電壓值，或者是藉由讀取之電流值及/或電壓值計算出功率值。

接著，於步驟S20中，判斷控制因子是否小於一第一門檻值。在本實施例中，第一門檻值例如是電壓值、電流值或功率值，第一門檻值根據不同風扇規格而預先設定於比較單元12中作為比較參考值(例如下限值)。此外，第一門檻值係對應取得之控制因子而設定，舉例來說，若於步驟S10中所取得之控制因子為電壓值，則預先設定之第一門檻值即為電壓值，並經由比較單元12比較大小後，將比較結果輸入風扇控制單元11。同理，若於步驟S10中所取得之控制因子為電流值，則預先設定之第一門檻值即為電流值，依此類推，不於此贅述。

若於步驟S20中，判斷結果為是，即控制因子小於第一門檻值，則進行步驟S30，執行一第一控制步驟。在本實施例中，風扇控制單元11接收到比較單元12之訊號後，會將其對應之控制訊號輸入驅動單元14，接著經由驅動單元14驅動串聯風扇組2。於此，第一控制步驟為解除限制串聯風扇組2之轉速，亦即解除限制第一風扇21及第二風扇22之轉速。第一控制步驟係可透過葉形設計，以使串聯連接之串聯風扇組2(第一風扇21及第二風扇22)的控制因子在小於第一門檻值時解除限速，進而提高串聯風扇組2之特性。

然而，若於步驟S20中，判斷結果為否，即控制因子大於第一門檻值，則進行步驟S40，判斷控制因子是否大於一第二門檻值。在本實施例中，第二門檻值係可為電壓值、電流值或功率值，第 二門檻值根據不同風扇規格而預先設定於比較單元12中作為比較參考值(例如上限值)。此外，第二門檻值係對應取得之控制因子而設定，舉例來說，若於步驟S10中所取得之控制因子為電壓值，則預先設定之第二門檻值即為電壓值，並經由比較單元12比較大小後，將比較結果輸入風扇控制單元11。同理，若於步驟S10中所取得之控制因子為電流值，則預先設定之第二門檻值即為電流值，依此類推，不於此贅述。

若於步驟S40中，判斷結果為是，即控制因子大於第二門檻值，則進行步驟S50，執行一第二控制步驟。在本實施例中，風扇控制單元11接收到比較單元12之訊號後，會將其對應之控制訊號輸入驅動單元14，接著經由驅動單元14驅動串聯風扇組2。於此，第二控制步驟為限制串聯風扇組2之功率，亦即限制第一風扇21及第二風扇22之功率。值得注意的是，由於在寬電壓下，電壓提高會加速風扇的轉速，而功率消耗也隨之上升，因此，利用限制功率的控制方法，可使風扇功率消耗維持在一定限制，以保護電路板與使用的系統，同時避免過高的功率消耗造成系統或風扇的損壞。

然而，若於步驟S40中，判斷結果為否，即控制因子小於第二門檻值，則進行步驟S60，執行一第三控制步驟。在本實施例中，風扇控制單元11接收到比較單元12之訊號後，會將其對應之控制訊號輸入驅動單元14，接著經由驅動單元14驅動串聯風扇組2。於此，第三控制步驟為限制串聯風扇組2之轉速，亦即限制第一風扇21及第二風扇22之轉速，用以限制第一風扇21及第二風扇22之最高轉速，以使操作區明顯優於原始一般電路設計。

值得注意的是，在本實施例中，控制方法係以硬體或韌體實現，其中硬體係可以一邏輯電路實現。舉例來說，風扇控制單元11可為具有寫有此控制方法之晶片，經由比較單元12比較之結果輸入風扇控制單元11中，由風扇控制單元11控制串聯風扇組2(第一風扇21及第二風扇22)執行對應的控制步驟，以達到分段控制的效果。

如前所述，在本發明一較佳實施例中，控制因子係直接由訊號回授單元13中讀取(或量測)電流值及電壓值後，再計算出對應之功率值。並於比較單元12中，預設第一門檻值與第二門檻值，此時第一門檻值與第二門檻值皆為功率值。因此，當串聯風扇組2啟動時，風扇控制單元11會動態的依照控制因子的變化，輸出訊號至驅動單元14，再由驅動單元14控制風扇串聯組2以執行不同的控制步驟，以使串聯風扇組2中之各個風扇皆達到較佳的效能。

請參照圖2A所示，其係為本發明一較佳實施例中單一風扇於第三控制步驟時與原始單一風扇的風壓-風量特性比較圖。由圖可知，與原始單一風扇之特性相比，在操作區間內，經由限制第一風扇21及第二風扇22最高轉速之設計，明顯優於原始單一風扇之特性。

請參照圖2B所示，其係為本發明一較佳實施例中串聯風扇組於第一控制步驟時與原始串聯風扇組的風壓-風量特性比較圖。由圖可知，與原始串聯風扇組2之特性相比，在操作區間內，因透過葉形設計，使串聯連接之第一風扇21及第二風扇22的控制因子在小於第一門檻值時解除限速，進而提高串聯風扇組2之特性。

請參照圖2C所示，其係為本發明一較佳實施例中單一風扇於寬電壓下，採取第二控制步驟時與原始單一風扇的風壓-風量之特性與功率消耗比較圖。由圖可知，與原始單一風扇之特性相比，在電壓為48V與75V時，經由限制第一風扇21及第二風扇22之功率，明顯優於原始單一風扇之特性。再者，以功率消耗來看，以電壓為75V為例，原始之單一風扇之功率消耗之變動幅度可有20瓦特變動至45瓦特。然而，經由第二控制步驟所控制之單一風扇，其功率消耗之變動幅度只有20瓦特變動至30瓦特，表示執行第二控制步驟時，確實可以避免過高的功率消耗造成系統或風扇的損壞。

綜上所述，本發明之風扇轉速之控制方法係藉由依據控制因子而進行分段控制，藉由取得控制因子並與預設的第一門檻值(下限值)及第二門檻值(上限值)比較，以決定執行第一控制步驟、第二控制步驟或第三控制步驟。若取得之控制因子小於第一門檻值(小於下限值)，則執行第一控制步驟。若取得之控制因子大於第二門檻值(大於上限值)，則執行第二控制步驟。若取得之控制因子大於第一門檻值且小於第二門檻值(介於下限值與上限值之間)，則執行第三控制步驟。風扇在不同操作區間或不同環境下，採取不同的控制方法，進而使串聯風扇組達到較佳的效能，並且避免功率過高導致控制電路被燒毀。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

S10~S60‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種風扇轉速之控制方法，用以控制串聯風扇組的運轉，該控制方法包括步驟：取得一控制因子，其中該控制因子係為電壓值、電流值或功率值；判斷該控制因子是否小於一第一門檻值；若該控制因子小於該第一門檻值，則執行一第一控制步驟，該第一控制步驟為解除限制該串聯風扇組之轉速；若該控制因子大於該第一門檻值，則判斷該控制因子是否大於一第二門檻值；若該控制因子大於該第二門檻值，則執行一第二控制步驟；以及若該控制因子小於該第二門檻值，則執行一第三控制步驟。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該串聯風扇組具有一第一風扇及一第二風扇，且該第一風扇及該第二風扇於結構上串聯連接。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之控制方法，其中該取得該控制因子之步驟係藉由讀取、量測或計算方式得到該控制因子。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之控制方法，其中該第一門檻值及該第二門檻值係為電壓值、電流值或功率值。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之控制方法，其中該第一門檻值為下限值，而該第二門檻值為上限值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該第一控制步驟係透 過葉形設計，以使串聯連接之該串聯風扇組的控制因子在小於該第一門檻值時解除限速。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之控制方法，其中該第二控制步驟為限制該串聯風扇組之功率。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之控制方法，其中該第三控制步驟為限制該串聯風扇組之轉速。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之控制方法，其中該控制方法係以硬體或韌體實現，其中該硬體係以一邏輯電路實現。