TWI553232B - 風扇控制電路 - Google Patents

Description

風扇控制電路

本發明涉及電子設備內的風扇領域，尤其涉及一種電子設備內的風扇控制電路。

在一些發熱較大的電子設備中，通常都設計有風扇來進行主動散熱，同時風扇需要風扇控制電路來根據電子設備內溫度的變化來調整風扇轉速。現有設計風扇控制電路通常是處理器接收單一的溫度偵測信號並依據預設的軟體演算法來調整風扇轉速，而電子設備內各晶片對溫度的敏感度、耐溫值並不相同，單一的溫度偵測並不能滿足各晶片的散熱要求。因此，設計一種能依據電子設備內各晶片的重要性進行加權式溫度偵測運算的風扇控制電路成為一大研究課題。

有鑒於此，需提供一種風扇控制電路，其能藉由加權式溫度偵測來調整風扇的轉動。

本發明實施方式提供一種風扇控制電路，用於控制電子設備內的風扇轉動，該電子設備包括複數發熱元件，該風扇控制電路包括複數溫度偵測單元、溫度綜合單元及驅動信號產生單元。該等溫度偵測單元用於分別偵測該電子設備的複數發熱元件的運行溫度，以對應輸出複數溫度偵測信號。該溫度綜合單元電連接於該等 溫度偵測單元，用於根據該等溫度偵測信號及相應的複數預設權重值來計算得出均值溫度信號。該驅動信號產生單元電連接於該溫度綜合單元，用於根據該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號產生驅動信號以驅動該風扇。

優選地，該溫度綜合單元包括比較器及複數電阻。該比較器包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端電連接於該輸出端。該等電阻，每一電阻的一端一一對應電連接於每一溫度偵測單元，每一電阻的另一端接地。

優選地，該驅動信號產生單元包括三角波產生單元及比較單元。該三角波產生單元用於輸出三角波信號。該比較單元用於根據該三角波產生單元輸出的三角波信號及該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號來產生該驅動信號以調整該風扇的轉速。

優選地，該三角波產生單元輸出的三角波信號的頻率等於該風扇的工作頻率。

優選地，該包括第一比較器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第二比較器及電容。該第一比較器包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端接地。該第一電阻一端電連接於該第一比較器的正向輸入端。該第二電阻一端電連接於該第一比較器的輸出端，另一端電連接於該第一電阻與該第一比較器的公共端。該第三電阻一端電連接於該第一比較器的輸出端。該第二比較器包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該正向輸入端接地，該反向輸入端電連接於該第三電阻的另一端，該輸出端電連接於該第一電阻的另一端。該電容電連接於該第二比較器的反向輸入端與輸出端之間。

優選地，該比較單元包括比較器、第一電阻及第二電阻。該比較器包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端電連接於該溫度綜合單元，該輸出端電連接於該風扇。該第一電阻一端電連接於該三角波產生單元，另一端電連接於該比較器的正向輸入端。該第二電阻一端電連接於該比較器與該第一電阻的公共端，另一端接地。

優選地，該驅動信號為脈衝寬度調變信號，該驅動信號產生單元根據該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號調整該驅動信號的佔空比，以調整該風扇的轉速。

優選地，每一溫度偵測單元均包括串聯連接在電源和地之間的熱敏電阻及限流電阻。

優選地，該發熱元件在該電子設備內重要性越高，相應的預設權重值越大。

上述風扇控制電路藉由複數溫度偵測點及相應的權重值來計算得出所偵測的溫度，進而依據所偵測的溫度來調整風扇驅動信號的佔空比，從而來實現即時調整風扇的轉速，以節省電力，同時風扇控制電路為純硬體電路，節省開發成本。

1‧‧‧電子設備

100、100a‧‧‧風扇控制電路

200‧‧‧風扇

10a、10b、10c‧‧‧溫度偵測單元

20‧‧‧溫度綜合單元

30‧‧‧驅動信號產生單元

302‧‧‧三角波產生單元

304‧‧‧比較單元

VCC‧‧‧電源

RT‧‧‧熱敏電阻

Rr‧‧‧限流電阻

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8‧‧‧第一至第八電阻

OP1、OP2、OP3、OP4‧‧‧第一至第四比較器

C1‧‧‧電容

圖1為本發明風扇控制電路一實施方式中的模組圖。

圖2為本發明風扇控制電路一實施方式中的電路圖。

圖1為本發明一實施方式中風扇控制電路100的模組圖。在本實施方式中，電子設備1包括複數發熱元件(圖未示)、風扇控制電路 100及風扇200，其中風扇控制電路100用於控制風扇200的轉動，以實現主動散熱，從而來保證電子設備1在運行時不會出現過熱現象。風扇控制電路100包括複數溫度偵測單元10a、10b、10c(本實施方式中，僅以三個為例，但是不以三個為限，可以包含少於或多於三個溫度偵測單元)，溫度綜合單元20及驅動信號產生單元30。每一溫度偵測單元10a、10b、10c偵測一發熱元件的溫度並輸出對應的溫度偵測信號。在本實施方式中，複數發熱元件可以是電子設備1內重要晶片、場效應電晶體等元器件。溫度偵測信號為電壓信號，溫度偵測單元10a、10b、10c的數量可根據需要偵測的發熱元件的數量來確定。

溫度綜合單元20電連接於複數溫度偵測單元10a、10b、10c，溫度綜合單元20根據複數溫度偵測單元10a、10b、10c輸出的複數溫度偵測信號及相應的複數預設權重值來計算得出均值溫度信號。驅動信號產生單元30電連接於溫度綜合單元20，驅動信號產生單元30根據溫度綜合單元20輸出的均值溫度信號來產生驅動信號以驅動並調整風扇的轉速風扇200。在本實施方式中，驅動信號為脈衝寬度調變(PWM)信號，驅動信號產生單元30可根據溫度綜合單元20輸出的均值溫度信號來調整PWM信號的佔空比，以調整該風扇的轉速，從而來實現即時依據電子設備1內的溫度調整風扇的轉速，實現節能省電及降低風扇200轉動雜訊。

需要注意的是，每一發熱元件相應設置有一預設權重值，發熱元件在電子設備1內重要性越高，相應的預設權重值越大。舉例而言，三個溫度偵測單元10a、10b、10c偵測三個發熱元件的溫度，並對應輸出三個溫度偵測信號V1、V2、V3，三個發熱元件所對 應的預設權重值分別為a、b、c。溫度綜合單元20所計算得出的均值溫度信號可以由以下公式計算得出：(a*V1+b*V2+c*V3)/(a+b+c)。

在本發明一實施方式中，驅動信號產生單元30包括三角波產生單元302及比較單元304。三角波產生單元302用於輸出三角波信號，其頻率是根據風扇200的工作頻率來確定的。比較單元304根據三角波產生單元302輸出的三角波信號及溫度綜合單元20輸出的均值溫度信號來產生驅動信號以驅動並調整風扇200的轉速。在本實施方式中，三角波產生單元302輸出的三角波信號的頻率等於風扇200的工作頻率。

圖2為本發明一實施方式中風扇控制電路100a的電路圖。在本實施方式中，每一溫度偵測單元10a、10b、10c均包括串聯連接在電源VCC和地之間的熱敏電阻RT及限流電阻Rr。溫度偵測單元10a、10b、10c藉由熱敏電阻RT來實現溫度偵測。在本實施方式中，熱敏電阻RT為負溫度係數的熱敏電阻。溫度綜合單元20包括第一比較器OP1、第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3。第一比較器OP1包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，第一比較器OP1的反向輸入端與其輸出端相連。第一電阻R1的一端電連接於溫度偵測單元10a中的熱敏電阻RT與限流電阻Rr的公共端，第一電阻R1的另一端電連接於第一比較器OP1的正向輸入端。第二電阻R2的一端電連接於溫度偵測單元10b中的熱敏電阻RT與限流電阻Rr的公共端，第二電阻R2的另一端電連接於第一比較器OP1的正向輸入端。第三電阻R3的一端電連接於溫度偵測單元10c中的熱敏電阻RT與限流電阻Rr的公共端，第三電阻R3的另一端電連接於第一 比較器OP1的正向輸入端。在本實施方式中，限流電阻Rr的阻值等於常溫下熱敏電阻RT的阻值。同時為了確保溫度偵測的準確性，第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3的阻值優選均大於10倍的限流電阻Rr的阻值。在本發明的其他實施方式中，熱敏電阻RT也可以用其他種類的溫度感測器代替。溫度綜合單元20也可以藉由其他的均值轉換模組來計算得出均值溫度信號。

三角波產生單元302包括第二比較器OP2、第三比較器OP3，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6及電容C1。第二比較器OP2包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端。第二比較器OP2的正向輸入端電連接於第四電阻R4的一端，第二比較器OP2的反向輸入端接地。第五電阻R5的一端電連接於第二比較器OP2的輸出端，第五電阻R5的另一端電連接於第二比較器OP2與第四電阻R4的公共端。第六電阻R6的一端電連接於第二比較器OP2的輸出端與第五電阻R5的公共端。第三比較器OP3包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端。第三比較器OP3的正向輸入端接地，第三比較器OP3的反向輸入端電連接於第六電阻R6的另一端，第三比較器OP3的輸出端電連接於第四電阻R4的另一端及比較單元304。電容C1電連接於第三比較器OP3的反向輸入端與輸出端之間。三角波產生單元302輸出的三角波信號的頻率可由以下公式計算得出：R5/(4*R4*R6*C1)。三角波產生單元302可以藉由調整第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6的阻值及電容C1的電容值來調整輸出的三角波信號的頻率。在本發明的其他實施方式中，三角波產生單元302也可以利用三角波信號發生器來輸出所需頻率的三角波信號。

比較單元304包括第四比較器OP4、第七電阻R7及第八電阻R8。第四比較器OP4包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端。第四比較器OP4的反向輸入端電連接於第一比較器OP1的輸出端，第四比較器OP4的輸出端電連接於風扇200。第七電阻R7的一端電連接於第三比較器OP3的輸出端，第七電阻R7的另一端電連接於第四比較器OP4的正向輸入端。第八電阻R8的一端電連接於第四比較器OP4與第七電阻R7的公共端，第八電阻R8的另一端接地。第四比較器OP4藉由接收並比較溫度綜合單元20輸出的均值溫度信號與三角波產生單元302輸出的三角波信號來輸出脈衝寬度調變信號，以驅動風扇200。比較單元304可以藉由調整第七電阻R7與第八電阻R8的阻值來調整第四比較器OP4的輸出電壓值，以輸出合適大小的電壓來驅動風扇200。

上述風扇控制電路藉由複數溫度偵測點及相應的權重值來計算得出所偵測的溫度，進而依據所偵測的溫度來調整風扇驅動信號的佔空比，從而來實現即時調整風扇的轉速，以節省電力，同時風扇控制電路為純硬體電路，節省開發成本。

1‧‧‧電子設備

100‧‧‧風扇控制電路

200‧‧‧風扇

10a、10b、10c‧‧‧溫度偵測單元

20‧‧‧溫度綜合單元

30‧‧‧驅動信號產生單元

302‧‧‧三角波產生單元

304‧‧‧比較單元

Claims (9)

1. 一種風扇控制電路，用於控制電子設備內的風扇轉動，該電子設備包括複數發熱元件，該風扇控制電路包括：複數溫度偵測單元，用於分別偵測該電子設備的複數發熱元件的運行溫度，以對應輸出複數溫度偵測信號；溫度綜合單元，電連接於該等溫度偵測單元，用於根據該等溫度偵測信號及相應的複數預設權重值來計算得出均值溫度信號；及驅動信號產生單元，電連接於該溫度綜合單元，用於根據該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號產生驅動信號以驅動該風扇；其中該驅動信號產生單元包括：三角波產生單元，用於輸出三角波信號；及比較單元，用於根據該三角波產生單元輸出的三角波信號及該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號來產生該驅動信號以驅動該風扇。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該溫度綜合單元包括：比較器，包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端電連接於該輸出端；及複數電阻，每一電阻的一端一一對應電連接於每一該溫度偵測單元，每一電阻的另一端均電連接於該比較器的正向輸入端。
3. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該三角波產生單元輸出的三角波信號的頻率等於該風扇的工作頻率。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該三角波產生單元包括：第一比較器，包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端接 地；第一電阻，一端電連接於該第一比較器的正向輸入端；第二電阻，一端電連接於該第一比較器的輸出端，另一端電連接於該第一電阻與該第一比較器的公共端；第三電阻，一端電連接於該第一比較器的輸出端；第二比較器，包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該正向輸入端接地，該反向輸入端電連接於該第三電阻的另一端，該輸出端電連接於該第一電阻的另一端；及電容，電連接於該第二比較器的反向輸入端與輸出端之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該比較單元包括：比較器，包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端電連接於該溫度綜合單元，該輸出端電連接於該風扇；第四電阻，一端電連接於該三角波產生單元，另一端電連接於該比較器的正向輸入端；及第五電阻，一端電連接於該比較器與該第一電阻的公共端，另一端接地。
6. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該驅動信號為脈衝寬度調變信號，該驅動信號產生單元根據該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號調整該驅動信號的佔空比，以調整該風扇的轉速。
7. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中每一溫度偵測單元均包括串聯連接在電源和地之間的熱敏電阻及限流電阻。
8. 如申請專利範圍第1項所述之風扇控制電路，其中該發熱元件在該電子設備內重要性越高，相應的預設權重值越大。
9. 一種風扇控制電路，用於控制電子設備內的風扇轉動，該電子設備包括複數發熱元件，該風扇控制電路包括： 複數溫度偵測單元，用於分別偵測該電子設備的複數發熱元件的運行溫度，以對應輸出複數溫度偵測信號；溫度綜合單元，電連接於該等溫度偵測單元，用於根據該等溫度偵測信號及相應的複數預設權重值來計算得出均值溫度信號；及驅動信號產生單元，電連接於該溫度綜合單元，用於根據該溫度綜合單元輸出的均值溫度信號產生驅動信號以驅動該風扇；其中該溫度綜合單元包括：比較器，包括正向輸入端、反向輸入端及輸出端，該反向輸入端電連接於該輸出端；及複數電阻，每一電阻的一端一一對應電連接於每一該溫度偵測單元，每一電阻的另一端均電連接於該比較器的正向輸入端。