TWI586895B - 風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片 - Google Patents

Description

風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片

本發明是有關於一種風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片，特別是有關於一種能自動偵測風扇類型之風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片。

因為技術的進步，各種電子元件(例如處理器，顯示卡或其他元件)的工作頻率與功率消耗與日俱增。於是，由這些元件所產生的熱能也增加。為避免這些元件過熱導致電子裝置損壞，通常需要設置散熱裝置來將使這些元件的溫度降低。一般來說，最為廣泛使用的的散熱裝置應是風扇。風扇通常設置於需冷卻的電子元件附近，以在元件周圍產生空氣流動。高速運轉的風扇通常可具有較高的冷卻效率，因為風扇可更快地將熱空氣從元件附近移走。目前在市面可取得的風扇通常可分為三線直流(DC)風扇與四線脈衝寬度調變(PWM)風扇。在INTEL公司所制定的規格中，四線PWM風扇應包含內建上拉(pull-up)電阻。然而，許多不符合INTEL公司規格的四線PWM風扇也同時在市面上流通，這些四線PWM風扇可能並不具有內建上拉電阻。

第1圖顯示一般三線DC風扇104的介面102。介面102包括接地端106，DC訊號端108與轉速訊號端110。轉速訊號端110提供風扇的轉速訊號。轉速訊號可為方波輸出，其頻率正比於三線DC風扇104的轉速。三線DC風扇104 的轉速可利用DC訊號端108的輸入電壓來控制。也就是說，在風扇運轉期間，施加至DC訊號端108的電壓是可變的，例如可在4V~12V的範圍變動。三線DC風扇104的轉速可正相關於施加至DC訊號端108的電壓大小。於DC訊號端108輸入高電壓時，轉速加快。於DC訊號端108輸入低電壓時，轉速降低。

第2圖顯示一般四線PWM風扇204的介面202。此四線PWM風扇204可包含或不包含內建上拉電阻。四線PWM風扇204具有接地端206，DC訊號端208，轉速訊號端210與PWM控制端212。四線PWM風扇204的DC訊號端208與轉速訊號端210與三線DC風扇104的DC訊號端108與轉速訊號端110相仿。然而，四線PWM風扇204的轉速主要是由施加至PWM控制端212的信號的工作周期值控制，而非施加於DC訊號端208之電壓。對四線PWM風扇204來說，DC訊號端208通常保持為定電壓。當施加於PWM控制端212的信號的工作周期值為50%時，此四線PWM風扇204的轉速可為此風扇全速下的50%。類似地，當施加於PWM控制端212的信號的工作周期值為80%時，此四線PWM風扇204的轉速可為此風扇全速下的80%。亦即，當施加於PWM控制端212的PWM控制信號的工作周期值增加或減少時，此四線PWM風扇204的轉速也會隨之增加或減少。

一般而言，電子裝置可設計成能支援某一類型的風扇。因此，電子裝置的使用者必需選擇此電子裝置所能用的特定風扇，對於不知道此電子裝置的風扇規格的使用者而言，這將造成不便。比如，當電腦使用者需選擇此電腦的風扇時，使用者必需先檢查此電腦的主機板，以了解此主機板能支援哪種類型的風扇。

在傳統的技術中，可使用轉速計來分辨風扇種類，以解決上述的問題。不過，要利用轉速計分辨風扇種類，電路中必須要有時頻訊號源，以計 算在一定時間內來自風扇的轉速訊號經過了多少個週期。因此，當晶片設計無法提供時頻訊號源時，將無法利用轉速計來辨別風扇種類。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片，其能夠自動分辨風扇種類，並同時包含製程相容的電路元件。

根據本發明之一目的，提出一種風扇驅動系統，用以偵測風扇之類型並相對應地驅動風扇。風扇驅動系統包含直流(DC)產生器、下拉電阻、輸入判斷電路、控制單元、脈衝寬度調變(PWM)產生器、積分器以及電壓感測電路。DC產生器電性連接於風扇。下拉電阻選擇性地連接於風扇。輸入判斷電路連接於下拉電阻，偵測下拉電阻上之電壓，並根據所偵測之電壓輸出判斷訊號。控制單元連接於輸入判斷電路及DC產生器，接收判斷訊號。PWM產生器電性連接於風扇及控制單元，提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號及具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號至風扇。積分器電性連接於風扇，對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號，並對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積分訊號。電壓感測電路電性連接於積分器及控制單元。控制單元根據第一積分訊號、第二積分訊號及判斷訊號，驅動PWM產生器選擇性地提供PWM工作訊號給風扇，且驅動DC產生器提供DC工作電壓給風扇。

較佳地，其中風扇驅動系統可進一步包含開關。開關連接於控制單元，且積分器透過開關連結於風扇。在第一PWM測試訊號切換為第二PWM 測試訊號，且在第二PWM測試訊號輸出預定時間後，控制單元關閉開關使積分器與風扇斷開。

較佳地，其中當第一積分訊號與第二積分訊號不相等且判斷訊號顯示下拉電阻上之電壓為高輸出時，風扇為具有內建上拉電阻之四線PWM風扇，而PWM產生器可藉由改變PWM工作訊號之工作週期來控制風扇之轉速。當第一積分訊號與第二積分訊號不相等且判斷訊號顯示下拉電阻上之電壓為低輸出時，風扇為不具有內建上拉電阻之四線PWM風扇，而PWM產生器可藉由改變PWM工作訊號之工作週期來控制風扇之轉速。當第一積分訊號與第二積分訊號相等且判斷訊號顯示下拉電阻上之電壓為低輸出時，風扇為三線DC風扇，而DC產生器可藉由改變DC工作電壓來控制風扇之轉速。

根據本發明之另一目的，提出一種風扇驅動類比晶片，用以偵測風扇之類型並相對應地驅動風扇。風扇驅動類比晶片包含第一接腳、第二接腳、第三接腳、DC產生器、下拉電阻、輸入判斷電路、控制單元、PWM產生器、積分器以及電壓感測電路。第一接腳選擇性地電性連接於風扇。第二接腳電性連接於風扇。第三接腳電性連接於風扇。DC產生器連接於第三接腳，提供DC測試電壓至風扇。下拉電阻連接於第一接腳。輸入判斷電路連接下拉電阻，對應DC測試電壓偵測下拉電阻之電壓，根據所偵測之電壓輸出判斷訊號。控制單元連接輸入判斷電路及DC產生器，接收判斷訊號。PWM產生器連接於第一接腳及控制單元，提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號及具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號至風扇。積分器連接於第二接腳，對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號，並對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積 分訊號。電壓感測電路連接於積分器及控制單元。控制單元根據第一積分訊號、第二積分訊號及判斷訊號，驅動PWM產生器選擇性地提供PWM工作訊號給風扇，且驅動DC產生器提供DC工作電壓給風扇。

根據本發明之再一目的，提出一種風扇驅動類比晶片，用以偵測風扇之類型並相對應地驅動該風扇。風扇驅動類比晶片連接至開關，控制與開關連接之積分器。風扇驅動類比晶片包含第一接腳、第二接腳、第三接腳、第四接腳、DC產生器、下拉電阻、輸入判斷電路、控制單元、PWM產生器以及電壓感測電路。第一接腳選擇性地電性連接於風扇。第二接腳電性連接於開關。第三接腳透過積分器及開關電性連接於風扇。第四接腳電性連接於風扇。DC產生器連接於第四接腳，提供DC測試電壓至風扇。下拉電阻連接於第一接腳。輸入判斷電路連接下拉電阻，對應DC測試電壓偵測下拉電阻上之電壓，並根據所偵測之電壓輸出判斷訊號。控制單元連接於輸入判斷電路及DC產生器，接收判斷訊號。PWM產生器連接於第一接腳及控制單元，提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號與具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號至風扇。電壓感測電路連接第一接腳及控制單元。積分器對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號，對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積分訊號。在第一PWM測試訊號切換為第二PWM測試訊號，且在第二PWM測試訊號輸出預定時間後，控制單元關閉開關使積分器與風扇斷開。控制單元透過第二接腳連接於積分器，根據第一積分訊號、第二積分訊號及判斷訊號，驅動PWM產生器提供PWM工作訊號給風扇，且驅動DC產生器提供DC工作電壓給風扇。

根據本發明之又一目的，提出一種風扇驅動系統，用以偵測風扇之類型並相對應地驅動風扇。風扇驅動系統包含PWM產生器、積分器、電壓感測電路、控制單元以及DC產生器。PWM產生器選擇性地電性連接於風扇，提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號及具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號至風扇。積分器電性連接於風扇，對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號，對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積分訊號。電壓感測電路電性連接於積分器。控制單元連接於PWM產生器及電壓感測電路，根據第一積分訊號及第二積分訊號之比較，控制PWM產生器選擇性地提供PWM工作訊號給風扇。DC產生器電性連接於風扇及控制單元，由控制單元根據第一積分訊號及第二積分訊號之比較，控制DC產生器提供DC工作電壓給風扇。

較佳地，若第一積分訊號與第二積分訊號不相等，PWM產生器藉由改變PWM工作訊號之工作週期來控制風扇之轉速，若第一積分訊號與第二積分訊號實質上相等且第一積分訊號實質上不等於零，DC產生器藉由改變DC工作電壓來控制風扇之轉速。

承上所述，依本發明之風扇驅動系統或風扇驅動類比晶片，其可具有一或多個下述優點：

(1)此風扇驅動系統或風扇驅動類比晶片可藉由在測試階段提供DC測試電壓與具有不同工作週期之PWM測試訊號，藉此可自動偵測所連接之風扇種類。

(2)此風扇驅動系統或風扇驅動類比晶片可藉由應用積分器電路而非轉速計，藉此可使製造系統或晶片的製程輕易地整合於類比元件製程中。

(3)此風扇驅動系統或風扇驅動類比晶片可在切換提供給風扇之不同工作週期之PWM訊號時，經過預定時間再擷取積分器對轉速訊號積分而得的積分訊號，藉此可避免由風扇轉速延遲所造成的誤差。

102、202‧‧‧介面

104‧‧‧三線DC風扇

106、206‧‧‧接地端

108、208‧‧‧DC訊號端

110、210‧‧‧轉速訊號端

204‧‧‧四線PWM風扇

212‧‧‧PWM控制端

300、400、500、600‧‧‧風扇驅動類比晶片

301、401、501、601‧‧‧第一接腳

302、402、502、602‧‧‧第二接腳

303、403、503、603‧‧‧第三接腳

304、404、504、604‧‧‧第四接腳

310、410、510、610‧‧‧PWM產生器

320、420、520、620‧‧‧DC產生器

330、430、530‧‧‧輸入判斷電路

340、440、540‧‧‧下拉電阻

350、450、650、750‧‧‧積分器

360、460、560、660‧‧‧電壓感測電路

370、470、570、670‧‧‧控制單元

480、770‧‧‧開關

505‧‧‧第五接腳

708‧‧‧DC應用電路

710‧‧‧轉速訊號應用電路

S101~S115、S201~S210‧‧‧步驟

V1‧‧‧第一積分訊號

V2‧‧‧第二積分訊號

Vtach‧‧‧轉速訊號

第1圖 係為一般三線DC風扇之示意圖。

第2圖 係為一般四線PWM風扇之示意圖。

第3圖 係為本發明之第一實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。

第4圖 係為應用於第3圖之風扇驅動系統之風扇驅動方法之一實施例之流程圖。

第5圖 係為應用於第3圖之風扇驅動系統之風扇驅動方法之另一實施例之流程圖。

第6圖 係為第3圖之風扇驅動系統中，對應於第一PWM測試訊號之轉速訊號Vtach與第一積分訊號V1之波型圖。

第7圖 係為第3圖之風扇驅動系統中，對應於第二PWM測試訊號之轉速訊號Vtach與第二積分訊號V2之波型圖。

第8圖 係為本發明之第二實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。

第9圖 係為本發明之第三實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。

第10圖 係為本發明之第四實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本發明於實際實施上的專利範圍，合先敘明。

請參閱第3圖，其係為本發明之第一實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。圖中，風扇驅動系統包含脈衝寬度調變(PWM)產生器310、直流(DC)產生器320、輸入判斷電路330、下拉電阻340、積分器350、電壓感測電路360以及控制單元370。PWM產生器310選擇性地連接於風扇之PWM控制端212。DC產生器320連接於風扇之DC訊號端208。輸入判斷電路330選擇性地連接於風扇之PWM控制端212，PWM產生器310、DC產生器320及輸入判斷電路330同時連接於控制單元370。下拉電阻340連接於輸入判斷電路330並選擇性地連接於風扇之PWM控制端212。積分器350連接於風扇之轉速訊號端210，並經由電壓感測電路360連接於控制單元370。於測試階段時，DC產生器320提供DC測試電壓，輸入判斷電路330對應DC測試電壓而偵測下拉電阻340上之電壓，並根據所偵測之電壓輸出判斷訊號至控制單元370。PWM產生器310提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號與具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號，積分器350對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號並對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積分訊號，傳送至 控制單元370。於運轉階段時，控制單元370根據第一積分訊號、第二積分訊號及判斷訊號，控制PWM產生器310選擇性地提供PWM工作訊號給風扇，且控制DC產生器320提供DC工作電壓給風扇。

需注意的是，為了說明之方便，第3圖中之風扇驅動系統所連接的風扇為第2圖中的四線PWM風扇，但第3圖中之風扇驅動系統亦可連接第1圖中的三線DC風扇。在風扇驅動系統連接之風扇為三線DC風扇的情況中，第一接腳301為空接腳，第二接腳302、第三接腳303及第四接腳304則分別連接於轉速訊號端110、DC訊號端108及接地端106。由於當所連接的風扇為三線DC風扇時第一接腳301不連接至風扇結構，而當所連接的風扇為四線PWM風扇時第一接腳301連接至風扇之PWM控制端212，故描述PWM產生器310、輸入判斷電路330與下拉電阻340為選擇性地連接於風扇之PWM控制端212。同理，本發明第8圖至第10圖所示之風扇驅動系統也適用於三線DC風扇，其與風扇之連接方式可參照第3圖與以上敘述。

此外，第3圖之風扇驅動系統之第一接腳301連接於風扇的PWM控制端212，第二接腳302與第三接腳303可分別透過轉速訊號應用電路710與DC應用電路708連接於轉速訊號端210與DC訊號端208，第四接腳304連接於風扇的接地端206(若風扇為三線DC風扇同理，僅第一接腳301為空接腳)。此處，轉速訊號應用電路710與DC應用電路708用於調整風扇驅動系統與風扇間交換之訊號之振幅。舉例來說，風扇輸出之轉速訊號振幅可至12V，但積分器350可接受的訊號振幅可能僅為3.3V，此時轉速訊號應用電路710便可為降壓電路而調整風扇輸出之轉速訊號為積分器350可接受的範圍。同理，DC應用電路708也可包含升壓電路、降壓電路或其組合。

在第3圖之風扇驅動系統中，積分器350可透過電壓感測電路360連接於控制單元370，同時輸入判斷電路330亦連接於控制單元370。電壓感測電路360可用於感測來自積分器350的訊號，例如第一積分訊號與第二積分訊號。輸入判斷電路330則是感測下拉電阻340之電壓而產生判斷訊號。因此控制單元包含電路接受及分析來自輸入判斷電路330的判斷訊號，也包含用於比較接收電壓感測電路360所接收到訊號的比較電路，以及決定擷取訊號時間點的擷取電路。控制單元370接受輸入判斷電路330及電壓感測電路360的輸入資訊後，進一步控制DC產生器320及PWM產生器310控制及驅動風扇。

第3圖之風扇驅動系統的運作方式可參閱第4圖，其係為應用於第3圖之風扇驅動系統之風扇驅動方法之一實施例之流程圖。在本發明之實施例之風扇驅動系統判斷前，風扇的類型是未知的，而需要風扇驅動系統進行一連串測試來確認。此外，需提醒的是在第4圖與第5圖的流程圖中所定義的輸入端與輸出端是相對於風扇驅動系統而言。

流程一開始為測試階段，以判斷風扇的種類並提供適當的驅動方式。在步驟S101中，DC產生器320先提供DC測試電壓於風扇之DC訊號端，此時DC測試電壓的電壓值可為12V(或12V風扇電源的50%~100%，亦即6V~12V)，而為四線PMW風扇的正常操作電壓，也接近三線DC風扇的最大輸入電壓。此時，第一接腳301設定為輸入端，因此第一接腳301作用為由風扇處接收訊號。

在步驟S102中，若風扇為PWM控制端212具有內建上拉電阻的四線PWM風扇，則風扇的PWM控制端212會經過第一接腳301通過下拉電阻340接地而形成迴路。由於此時風扇已從DC產生器獲得DC電壓，因此會使下拉電阻340上的電壓值Vpl相對為高，輸入判斷電路330便可以讀取並記錄此電壓值。相對 地，若風扇為三線DC風扇，則第一接腳301是空接腳。此時下拉電阻340無法獲得來自風扇的電壓，因此輸入判斷電路330所讀取到的下拉電阻340上的電壓值Vpl是相對低的。若風扇為四線PWM風扇但PWM控制端212不具內建上拉電阻，下拉電阻340也無法由風扇處得到電壓，此時輸入判斷電路330所讀取到的下拉電阻340上的電壓值Vpl仍是相對低的。

若輸入判斷電路330所讀取到的下拉電阻340上的電壓值Vpl是相對高的，則進入步驟S103。在步驟S103中，由於僅有風扇為四線PWM風扇且PWM控制端212具有內建上拉電阻的情況下拉電阻340才能由風扇處獲得電壓降，故可藉此判斷風扇為PWM風扇而進行以下步驟驅動風扇。由於風扇的種類已獲得判別，測試階段結束而進入運轉階段。在步驟S104中，第一接腳301由輸入端切換為輸出端。接著，在步驟S105中，PWM產生器310輸出PWM工作訊號，此時便能藉由改變PWM工作訊號的工作週期來改變風扇的轉速。此時DC產生器320可固定輸出電壓為四線PWM風扇的工作電壓，例如12V。

在前述步驟S102中，若輸入判斷電路330所讀取到的下拉電阻340上的電壓值Vpl是相對低的，則尚不能判定風扇為三線DC風扇或PWM控制端212不具內建上拉電阻的四線PWM風扇，而需要執行步驟S106以下的步驟以作進一步的測試。在步驟S106中，設定第一接腳301為輸出端。接著，在步驟S107中，PWM產生器310輸出具第一工作週期的第一PWM測試訊號。若風扇為PWM控制端212不具內建上拉電阻的四線PWM風扇，第一PWM測試訊號則會透過第一接腳301輸入到風扇，若風扇為三線DC風扇則因為未連接第一接腳301、未收到PWM產生器310經由接腳301傳遞的第一PWM測試訊號而無反應。風扇的反應會表現在由轉速訊號端210所輸出的轉速訊號，於是，在步驟S108中，積分器350 會將風扇的轉速訊號積分後輸出第一積分訊號V1。需注意的是，由於風扇未接時，因轉速應用電路710具有上拉電阻的成份在，所以V1不會等於零。因此，若第一積分訊號V1的值實質上等於零則在步驟S115中，判斷風扇為故障、異常或是錯誤連接而無法工作的狀態，此時風扇驅動系統可發出警示通知使用者檢查風扇的連接狀態，以盡早排除問題。若第一積分訊號V1的值實質上不等於零，則接著執行步驟S109。在步驟S109中，PWM產生器310輸出具第二工作週期的第二PWM測試訊號，第二工作週期與前述第一工作週期不同。然後，在步驟S110中，積分器350會再將此時風扇的轉速訊號積分並輸出第二積分訊號V2。

得到第一積分訊號V1與第二積分訊號V2後，便可藉其判斷風扇為三線DC風扇或PWM控制端212不具內建上拉電阻的四線PWM風扇。具體來說，若第一積分訊號V1與第二積分訊號V2不相等，則說明風扇對於不同工作週期的PWM測試訊號有反應。如此一來，便可在步驟S111中，判斷風扇為PWM控制端212不具內建上拉電阻的四線PWM風扇，並結束測試階段進入運轉階段。在步驟S112中，PWM產生器310輸出PWM工作訊號，並藉由改變PWM工作訊號的工作週期來改變風扇的轉速。此時DC產生器320可固定輸出電壓為四線PWM風扇的工作電壓，例如12V。

相對地，若第一積分訊號V1與第二積分訊號V2實質上相等，則可說明當下連接的風扇對於不同工作週期的PWM測試訊號沒有反應。如此一來，便可在步驟S113中，判斷風扇為三線DC風扇，並結束測試階段進入運轉階段。在步驟S114中，DC產生器320輸出DC工作電壓，並藉由改變DC工作電壓的電壓值來改變風扇的轉速。此時PWM產生器310可不產生任何訊號，故在先前的描述裡，運轉階段時PWM產生器310為選擇性地提供PWM工作訊號給風扇。

於是，本發明實施例之風扇驅動系統可藉由在測試階段中由DC產生器320與PWM產生器310發出測試訊號，並由輸入判斷電路330與積分器350所偵測及輸出的結果來得知風扇的種類。根據風扇的種類，DC產生器320與PWM產生器310在運轉階段中會以合適的方式發出驅動風扇的訊號並藉此控制風扇的轉速。

本發明之實施例之風扇驅動系統所應用的風扇驅動方法不限於第4圖所示之方法。舉例來說，本發明之實施例之風扇驅動系統也可應用第5圖所示的方法。第5圖係為應用於第3圖之風扇驅動系統之風扇驅動方法之另一實施例之流程圖。第5圖所示的方法與第4圖所示的方法的主要差異點在於，第5圖所示的方法是僅判斷風扇是否為三線DC風扇。具體來說，圖中，在步驟S201當中DC產生器320提供風扇DC電壓，此時第一接腳301即為輸出端，經過步驟S202至步驟S205後會得到第一積分訊號V1與第二積分訊號V2，而由第一積分訊號V1與第二積分訊號V2的比較可得知風扇是否為三線DC風扇。若第一積分訊號V1等於第二積分訊號V2，則在步驟S208中判斷風扇為三線DC風扇，進而在步驟S209中，DC產生器320輸出DC工作電壓，並藉由改變DC工作電壓的電壓值來改變風扇的轉速。若第一積分訊號V1不等於第二積分訊號V2，則於步驟S206中判斷風扇為四線PWM風扇，並執行步驟S207，PWM產生器310輸出PWM工作訊號，並藉由改變PWM工作訊號的工作週期來改變風扇的轉速。

關於風扇所輸出的轉速訊號與積分器積分轉速訊號後輸出之積分訊號可參閱第6圖與第7圖，其分別為對應於第一PWM測試訊號之轉速訊號Vtach與第一積分訊號V1之波形圖以及對應於第二PWM測試訊號之轉速 訊號Vtach與第二積分訊號V2之波型圖，此處所連接的風扇為四線PWM風扇。在第6圖中，第一PWM測試訊號的工作週期為50%，DC測試電壓為12V。在第7圖中，第一PWM測試訊號的工作週期為100%，DC測試電壓仍為12V。本發明之實施例中所使用的積分器可由電阻與電容構成。一般來說，方波的積分結果會類似於鋸齒波。然而，本發明之第一實施例之風扇驅動系統之積分器350可使用電阻值足夠大的電阻與電容值足夠大的電容。在此情況下，積分器350對方波積分所得到的結果會趨近一個固定值。於是，在第6圖中，積分器350輸出積分對應於第一PWM測試訊號之轉速訊號Vtach所得之的第一積分訊號V1，其值大約為0.738V。在第7圖中，積分器350輸出積分對應於第二PWM測試訊號之轉速訊號Vtach所得之的第二積分訊號V2，其值大約為0.731V。第一積分訊號V1與第二積分訊號V2間的差異可達到7mV。在以上述方式進行的測試中，若所連接的風扇種類為四線PWM風扇，可發現所得到的第一積分訊號V1與第二積分訊號V2間之差異分布於2~7mV間，是一般電路可輕易偵測到的差異。若所連接的風扇為三線DC風扇，所得到的第一積分訊號V1與第二積分訊號V2則幾乎不會有任何差異。於是，便可藉由第一積分訊號V1與第二積分訊號V2間是否有差異存在，判定風扇的種類。

請再參閱第3圖，本發明之第一實施例之風扇驅動系統可整合於一個風扇驅動類比晶片300中。圖中，虛線包圍的部分即是風扇驅動類比晶片300中會包含的元件。具體來說，風扇驅動類比晶片300會包含前述第一實施例之風扇驅動系統中的所有元件，以及連接該些元件的第一接腳301、第二接腳302、第三接腳303及第四接腳304。第一接腳301選擇性地 連接於風扇之PWM控制端。第二接腳302連接於風扇之轉速訊號端。第三接腳303連接於風扇之DC訊號端。第四接腳304連接於風扇之接地端。其他元件已在前文中做了詳細的描述，此處不再贅述。由於風扇驅動類比晶片300中所包含的PWM產生器310、DC產生器320、輸入判斷電路330、下拉電阻340、積分器350、電壓感測電路360及控制單元370皆可利用類比電路或元件達成，因此製作時可輕易的整合於類比製程之中，使得製作風扇驅動類比晶片300的製程可進一步簡化並降低成本。此外，在一例子中，對比於傳統技術必須使用「轉速計」，其在晶片設計中屬於「數位電路與製程」，且相較於晶片裡的其它電路，轉速計的電路面積是明顯大的，而本發明之優點在於可用於「純類比設計與製程」而不須使用轉速計，且由於積分器350所需的設置空間或面積相對較低，本發明之實施例之風扇驅動系統也對整體電路設計提供了更多彈性。

請參閱第8圖，其係為本發明之第二實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。此實施例與前述第一實施例間的差異點在於，此實施例之風扇驅動系統可進一步包含開關480。開關480連接於控制單元470，且積分器450透過開關480連結於風扇之轉速訊號端210。在測試階段，PWM產生器410所輸出之第一PWM測試訊號切換為第二PWM測試訊號，並第二PWM測試訊號輸出預定時間後，亦即電壓感測電路460完成第一積分訊號V1及第二積分訊號V2的收集後，控制單元470便會關閉開關480，使得晶片400內的積分器450與轉速訊號應用電路710斷開，避免系統中其他晶片或電路需要利用轉速訊號應用電路710之訊號來計算風扇轉速時，會受到積分器450的影響。

由於在輸入的PWM訊號之工作週期改變時，四線PWM風扇並不會即時響應PWM訊號而立刻改變轉速至相應於新工作週期的預定轉速，而是需 要經過一段時間。於是，風扇所輸出的轉速訊號同樣也需要一段時間才會完整反映轉速的變化，此響應時間大約為秒級。因此，若積分器450在PWM產生器410所輸出之第一PWM測試訊號切換為第二PWM測試訊號時馬上對風扇所輸出的轉速訊號進行積分而輸出第二積分訊號，即很有可能得到與先前之第一積分訊號類似的結果，使得風扇驅動系統誤判所連接的風扇為三線DC風扇。為了解決此問題，電壓感測電路460可在預定的時間主動去感測及記錄積分器450輸出的第一積分訊號V1及第二積分訊號V2，具體來說，預定時間可為1秒、2秒、3秒或5秒等秒數。當電壓感測電路460收集完第一積分訊號V1及第二積分訊號V2後，控制單元470會進行判斷，然後協調PWM產生器410及DC產生器420以控制風扇，最後控制單元470關閉開關470以結束整個流程。

此實施例其他元件的功能大致上與第一實施例類似，故此處不再贅述。

此外，與本發明第一實施例之風扇驅動系統類似，此實施例之風扇驅動系統也可整合於風扇驅動類比晶片400中。基本上，風扇驅動類比晶片400的內容即為第8圖之虛線方框所包含的元件。

請參閱第9圖，其係為本發明之第三實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖，並同時揭露相對應之風扇驅動類比晶片500。圖中，風扇之轉速訊號端210透過開關770連接於積分器750。風扇驅動類比晶片500包含第一接腳501、第二接腳502、第三接腳503、第四接腳504、第五接腳505、PWM產生器510、DC產生器520、輸入判斷電路530、下拉電阻540、電壓感測電路560以及控制單元570。第一接腳501選擇性地連接於風扇之PWM控制端212。第二接腳502連接於開關770之控制端。第三接腳503連接於積分器750。第四接腳504連接於 風扇之DC訊號端208。第五接腳505連接於風扇之接地端206。PWM產生器510連接於第一接腳501。DC產生器520連接於第四接腳504。輸入判斷電路530連接於控制單元570與第一接腳501。下拉電阻540連接於輸入判斷電路530與第一接腳501。電壓感測電路560連接於控制單元570與第三接腳503。控制單元570連接於PWM產生器510、DC產生器520、輸入判斷電路530及電壓感測電路560，並藉由第二接腳502連接於開關770。於測試階段時，DC產生器520提供DC測試電壓，輸入判斷電路530對應DC測試電壓偵測下拉電阻540上之電壓，並根據所偵測之電壓輸出判斷訊號。同樣於測試階段時，PWM產生器510提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號與具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號，而積分器750對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號給電壓感測電路560，對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積分訊號給電壓感測電路560，電壓感測電路560比較第一積分訊號與第二積分訊號而輸出比較結果。在第一PWM測試訊號切換為第二PWM測試訊號，且在第二PWM測試訊號輸出預定時間後，控制單元570關閉開關770使積分器750與轉速訊號應用電路710斷開。於運轉階段時，控制單元570根據比較結果及判斷訊號，控制PWM產生器510提供PWM工作訊號給風扇，並控制DC產生器520提供DC工作電壓給風扇。

具體來說，雖然積分器所佔空間相對較小，但在電路設計時仍需佔據風扇驅動類比晶片內部一定程度的空間。為了使風扇驅動類比晶片的體積能進一步縮小，在此實施例中，便將佔空間的積分器750與開關770設置於風扇驅動類比晶片500外部。在第9圖中，風扇驅動類比晶片500所包含的電路元件於虛線包圍之各元件，其中並不包含積分器750與開關770。因此，相較於前述實 施例的風扇驅動晶片400，此實施例之風扇驅動類比晶片500就需要額外的外部接腳，如第9圖中之第二接腳502，去連接開關770的控制端來控制積分器750的開關與否，進而控制風扇轉速訊號是否由轉速訊號應用電路710經過開關770傳遞至積分器750。此實施例的風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片500之作用方式則類似第8圖所示之風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片400，故不再贅述。

若是僅需分辨風扇為三線DC風扇或四線PWM風扇，而不需分辨四線PWM風扇是否具有內建上拉電阻，本發明之風扇驅動系統或風扇驅動晶片將可進一步簡化。舉例來說，請參閱第10圖，其係為本發明之第四實施例之風扇驅動系統之系統方塊圖。圖中，風扇驅動系統包含PWM產生器610、DC產生器620、積分器650、電壓感測電路660及控制單元670。PWM產生器610選擇性地連接於風扇之PWM控制端212。DC產生器620連接於風扇之DC訊號端208。積分器650連接於風扇之轉速訊號端210。於測試階段時，PWM產生器610提供具有第一工作週期之第一PWM測試訊號與具有與第一工作週期不同之第二工作週期之第二PWM測試訊號，而積分器650對應第一PWM測試訊號積分來自風扇之轉速訊號而輸出第一積分訊號，對應第二PWM測試訊號積分轉速訊號而輸出第二積分訊號。於運轉階段時，根據第一積分訊號及第二積分訊號，控制單元670控制PWM產生器610選擇性地提供PWM工作訊號給風扇，控制單元670控制DC產生器620提供DC工作電壓給風扇。第10圖同時揭露一種風扇驅動類比晶片600，其包含的元件以虛線方框定義之，並具有第一接腳601、第二接腳602、第三接腳603及第四接腳604。

第10圖之風扇驅動系統之風扇驅動方法可參閱第5圖所示之流程圖。由於省略了以輸入判斷電路判斷下拉電阻上之電壓為低或高之步驟，如此 一來，風扇驅動方法便無法分辨風扇的PWM控制端是否具有內建上拉電阻。然而，透過執行步驟S201至步驟S205，便可得知風扇的轉速是否會根據具有不同工作週期的PWM測試訊號而改變，進而可判斷風扇為四線PWM風扇(步驟S206)或三線DC風扇(步驟S208)。具體來說，若第一積分訊號與第二積分訊號不相等，PWM產生器610可藉由改變PWM工作訊號之工作週期來控制風扇之轉速(步驟S207)。相對地，若第一積分訊號與第二積分訊號實質上相等且第一積分訊號實質上不等於零，DC產生器620藉由改變DC工作電壓來控制風扇之轉速(步驟S209)。若第一積分訊號實質上等於零，則判斷風扇故障、異常或風扇連接發生錯誤(步驟S210)，此時風扇驅動系統或風扇驅動類比晶片600可發出警示訊號提醒使用者前來查看。

因此，風扇驅動系統及風扇驅動類比晶片600中便不需要輸入判斷電路與下拉電阻的結構，因而可簡化電路的結構及空間。另一方面，在驅動風扇方法中，第一接腳601相對於風扇驅動系統與風扇驅動類比晶片600可一直保持為訊號輸出端，而不需在訊號輸入端/輸出端間切換，進而節省了判斷風扇所需的時間並降低了風扇驅動方法的複雜度。

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。

206‧‧‧接地端

208‧‧‧DC訊號端

210‧‧‧轉速訊號端

212‧‧‧PWM控制端

300‧‧‧風扇驅動類比晶片

301‧‧‧第一接腳

302‧‧‧第二接腳

303‧‧‧第三接腳

304‧‧‧第四接腳

310‧‧‧PWM產生器

320‧‧‧DC產生器

330‧‧‧輸入判斷電路

340‧‧‧下拉電阻

350‧‧‧積分器

360‧‧‧電壓感測電路

370‧‧‧控制單元

708‧‧‧DC應用電路

710‧‧‧轉速訊號應用電路

Claims (12)

1. 一種風扇驅動系統，用以偵測一風扇之類型並相對應地驅動該風扇，該風扇驅動系統包含：一直流(DC)產生器，係電性連接於該風扇，提供一DC測試電壓至該風扇；一下拉電阻，係選擇性地連接於該風扇；一輸入判斷電路，係連接於該下拉電阻，偵測該下拉電阻上之一電壓，並根據所偵測之該電壓輸出一判斷訊號；一控制單元，係連接於該輸入判斷電路及該DC產生器，接收該判斷訊號；一脈衝寬度調變(PWM)產生器，係電性連接於該風扇及該控制單元，提供具有一第一工作週期之一第一PWM測試訊號及具有與該第一工作週期不同之一第二工作週期之一第二PWM測試訊號至該風扇；一積分器，係電性連接於該風扇，對應該第一PWM測試訊號積分來自該風扇之一轉速訊號而輸出一第一積分訊號，對應該第二PWM測試訊號積分該轉速訊號而輸出一第二積分訊號；以及一電壓感測電路，係電性連接於該積分器及該控制單元；其中，該控制單元根據該第一積分訊號、該第二積分訊號及該判斷訊號，驅動該PWM產生器選擇性地提供一PWM工作訊號給該風扇，且驅動該DC產生器提供一DC工作電壓給該風扇。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇驅動系統，其進一步包含：一開關，其連接於該控制單元，且該積分器透過該開關連結於該風扇，其中在該第一PWM測試訊號切換為該第二PWM測試訊號，且在該第二PWM測試訊號輸出一預定時間後，該控制單元關閉該開關使該積分器與該風扇斷開。
3. 如申請專利範圍第1項所述之風扇驅動系統，其中當該第一積分訊號與該第二積分訊號不相等且該判斷訊號顯示該下拉電阻上之該電壓為高輸出時，該風扇為具有一內建上拉電阻之一四線PWM風扇，而該PWM產生器藉由改變該PWM工作訊號之一工作週期來控制該風扇之轉速。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風扇驅動系統，其中當該第一積分訊號與該第二積分訊號不相等且該判斷訊號顯示該下拉電阻上之該電壓為低輸出時，該風扇為不具有一內建上拉電阻之一四線PWM風扇，而該PWM產生器藉由改變該PWM工作訊號之一工作週期來控制該風扇之轉速。
5. 如申請專利範圍第1項所述之風扇驅動系統，其中當該第一積分訊號與該第二積分訊號相等且該判斷訊號顯示該下拉電阻上之該電壓為低輸出時，該風扇為一三線DC風扇，而該DC產生器藉由改變該DC工作電壓來控制該風扇之轉速。
6. 一種風扇驅動類比晶片，用以偵測一風扇之類型並相對應地驅動該風扇，該風扇驅動類比晶片包含：一第一接腳，選擇性地電性連接於該風扇；一第二接腳，電性連接於該風扇；一第三接腳，電性連接於該風扇； 一DC產生器，連接於該第三接腳，提供一DC測試電壓至該風扇；一下拉電阻，連接於該第一接腳；一輸入判斷電路，連接該下拉電阻，對應該DC測試電壓偵測該下拉電阻之一電壓，根據所偵測之該電壓輸出一判斷訊號；一控制單元，連接該輸入判斷電路及該DC產生器，接收該判斷訊號；一PWM產生器，連接於該第一接腳及該控制單元，提供具有一第一工作週期之一第一PWM測試訊號及具有與該第一工作週期不同之一第二工作週期之一第二PWM測試訊號至該風扇；一積分器，連接於該第二接腳，對應該第一PWM測試訊號積分來自該風扇之一轉速訊號而輸出一第一積分訊號，對應該第二PWM測試訊號積分該轉速訊號而輸出一第二積分訊號；以及一電壓感測電路，連接於該積分器及該控制單元；其中，該控制單元根據該第一積分訊號、該第二積分訊號及該判斷訊號，驅動該PWM產生器選擇性地提供一PWM工作訊號給該風扇，且驅動該DC產生器提供一DC工作電壓給該風扇。
7. 如申請專利範圍第6項所述之風扇驅動類比晶片，其進一步包含： 一開關，其連接於該控制單元，且該積分器透過該開關連結於該第二接腳，其中在該第一PWM測試訊號切換為該第二PWM測試訊號，且在該第二PWM測試訊號輸出一預定時間後，該控制單元關閉該開關使該積分器與該第二接腳斷開。
8. 如申請專利範圍第6項所述之風扇驅動類比晶片，其中當該第一積分訊號與該第二積分訊號不相等且該判斷訊號顯示該下拉電阻上之該電壓為高輸出時，該風扇為具有一內建上拉電阻之一四線PWM風扇，而該PWM產生器藉由改變該PWM工作訊號之一工作週期來控制該風扇之轉速。
9. 如申請專利範圍第6項所述之風扇驅動類比晶片，其中當該第一積分訊號與該第二積分訊號不相等且該判斷訊號顯示該下拉電阻上之該電壓為低輸出時，該風扇為不具有一內建上拉電阻之一四線PWM風扇，而該PWM產生器藉由改變該PWM工作訊號之一工作週期來控制該風扇之轉速。
10. 如申請專利範圍第6項所述之風扇驅動類比晶片，其中當該第一積分訊號與該第二積分訊號相等且該判斷訊號顯示該下拉電阻上之該電壓為低輸出時，該風扇為一三線DC風扇，而該DC產生器藉由改變該DC工作電壓來控制該風扇之轉速。
11. 一種風扇驅動類比晶片，用以偵測一風扇之類型並相對應地驅動該風扇，該風扇驅動類比晶片連接至一開關，控制與該開關連接之一積分器，該風扇驅動類比晶片包含：一第一接腳，選擇性地電性連接於該風扇；一第二接腳，電性連接於該開關； 一第三接腳，透過該積分器及該開關電性連接於該風扇；一第四接腳，電性連接於該風扇；一DC產生器，連接於該第四接腳，提供一DC測試電壓至該風扇；一下拉電阻，連接於該第一接腳；一輸入判斷電路，連接該下拉電阻，對應該DC測試電壓偵測該下拉電阻之一電壓，根據所偵測之該電壓輸出一判斷訊號；一控制單元，連接於該輸入判斷電路及該DC產生器，接收該判斷訊號；一PWM產生器，連接於該第一接腳及該控制單元，提供具有一第一工作週期之一第一PWM測試訊號及具有與該第一工作週期不同之一第二工作週期之一第二PWM測試訊號至該風扇；以及一電壓感測電路，連接於該第一接腳及該控制單元；其中，該積分器對應該第一PWM測試訊號積分來自該風扇之一轉速訊號而輸出一第一積分訊號，對應該第二PWM測試訊號積分該轉速訊號而輸出一第二積分訊號，在該第一PWM測試訊號切換為該第二PWM測試訊號，且在該第二PWM測試訊號輸出一預定時間後，該控制單元關閉該開關使該積分器與該風扇斷開；以及其中，該控制單元透過該第二接腳連接於該積分器，根據該第一積分訊號、該第二積分訊號及該判斷訊號，驅動該PWM 產生器提供一PWM工作訊號給該風扇，且驅動該DC產生器提供一DC工作電壓給該風扇。
12. 一種風扇驅動系統，用以偵測一風扇之類型並相對應地驅動該風扇，該風扇驅動系統包含：一PWM產生器，選擇性地電性連接於該風扇，提供具有一第一工作週期之一第一PWM測試訊號及具有與該第一工作週期不同之一第二工作週期之一第二PWM測試訊號至該風扇；一積分器，電性連接於該風扇，對應該第一PWM測試訊號積分來自該風扇之一轉速訊號而輸出一第一積分訊號，對應該第二PWM測試訊號積分該轉速訊號而輸出一第二積分訊號；一電壓感測電路，電性連接於該積分器；一控制單元，連接於該PWM產生器及該電壓感測電路，根據該第一積分訊號及該第二積分訊號之比較，驅動該PWM產生器選擇性地提供一PWM工作訊號給該風扇；以及一DC產生器，電性連接於該風扇及該控制單元，由該控制單元根據該第一積分訊號及該第二積分訊號之比較，驅動該DC產生器提供一DC工作電壓給該風扇，其中，若該第一積分訊號與該第二積分訊號不相等，該PWM產生器藉由改變該PWM工作訊號之一工作週期來控制該風扇之轉速，若該第一積分訊號與該第二積分訊號實質上相等且該第一積分訊號實質上不等於零，該DC產生器藉由改變該DC工作電壓來控制該風扇之轉速。