CN101514708B - 电脑风扇控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电脑风扇控制装置，包括一风扇接口、一开关元件及一风扇控制电路，所述开关元件包括一控制端和一接地端，所述风扇控制电路包括一电子开关、一积分电路、一运算放大器、一电流控制器、一第一输出端及一第二输出端，所述电脑风扇控制装置利用所述开关元件的断开与闭合来侦测电脑风扇的类型，并集成了不同类型风扇的转速控制电路，可根据侦测出的风扇类型自动选择合适的线路对风扇转速进行控制。

Description

电脑风扇控制装置
技术领域
本发明涉及一种电脑风扇控制装置。
背景技术
随着电脑技术的飞速发展，电脑***通常要进行大量的运算处理，任务繁忙时所产生的热量也逐渐增加，单凭散热孔和散热片无法解决散热问题，在主动散热设备上，性价比较高的风冷技术一直是电脑***最常采用的散热方式，然而风扇虽然经济实用，却也存在很多缺陷：随着转速的增加，风扇在高速运转中产生的噪音也逐渐增大；长时间的高速运转，不但会缩短风扇使用寿命，而且风扇本身也会产生很大热量。
如果风扇能在***繁忙时高速运转，在***运转平缓时降低转速甚至停止，就可以得到最合理的使用，不但提高了风扇的使用寿命，而且能减少不必要的热量产生。现有的一种智能风扇技术正是为实现风扇的合理使用而研发的，它利用Intel的脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)规范，根据输入输出控制芯片(Super I/O，SIO)控制PWM的占空比来控制风扇的转速。由于PWM变化的依据是中央处理器内部的二极管读取的温度数据，其精确程度超过热敏电阻，所以依据PWM的脉冲宽度的占空比调整风扇转速，其控制精度也很高。
通过智能风扇技术，用户可以在基本输入输出***(Basic Input Output System，BIOS)中自主设置CPU和主机板的温度限制，当风扇通过PWM脉冲判断温度超过所设限制，就会自动运转，并可根据所产生的热量大小调控转速；相反，当温度未超过设定的限制，风扇则会适当休息。
但是，现有的风扇中只有4Pin风扇可以通过PWM实现智能风扇功能，而3Pin风扇由于没有对应的引脚因此无法接收PWM信号，因此3Pin风扇仍需利用改变其工作电压大小来控制转速。
目前市场上支持智能风扇的主机板纷纭芜杂，但是都存在一个共同的缺陷，只能支持3Pin或者4Pin风扇中的一种。这样对客户而言，对风扇的选择给他们带来不便，同样对于制造商而言，由于主机板对风扇类型的局限性，对风扇连接器的选择也提出了不同要求，增加了元件采购难度。如果能把3Pin和4Pin风扇所需的侦测和控制线路集成，使主机板能够识别出风扇类型并对其转速进行控制，那么诸如此类问题将不再发生。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电脑风扇控制装置，使主机板能够识别出风扇的类型，并根据识别结果选择相应线路对风扇转速进行控制。
一种电脑风扇控制装置，包括一风扇接口、一开关元件及一风扇控制电路，所述风扇控制电路包括一电子开关、一积分电路、一运算放大器、一电流控制器、一第一输出端及一第二输出端，所述第一输出端与一输入输出控制芯片相连，所述第二输出端与所述电流控制器相连，所述电子开关的第一端与所述开关元件相连，第二端与所述输入输出控制芯片相连，第三端与所述积分电路相连，当所述风扇接口接入一4pin风扇连接器时，所述4pin风扇连接器使所述开关元件闭合，所述电子开关截止，所述输入输出控制芯片输出的脉冲宽度调制控制信号经所述第一输出端输出以控制4pin风扇的电压大小，从而控制4pin风扇的转速；当所述风扇接口接入一3pin风扇连接器时，所述开关元件断开，所述电子开关导通，所述脉冲宽度调制控制信号通过所述电子开关经所述积分电路数模转换，再经由所述运算放大器放大后通过所述电流控制器控制从所述第二输出端输出的电压大小，从而控制3pin风扇的转速。
相较现有技术，所述电脑风扇控制装置利用所述开关元件的断开与闭合来侦测出电脑风扇的类型，并集成了不同类型风扇的转速控制电路，可根据侦测出的风扇类型自动选择合适的线路对风扇转速进行控制。
附图说明
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1是本发明电脑风扇控制装置开关元件第一较佳实施方式的示意图。
图2是本发明电脑风扇控制装置较佳实施方式的电路图。
图3是本发明电脑风扇控制装置开关元件第二较佳实施方式的示意图。
具体实施方式
请参考图1和图2，本发明电脑风扇控制装置的较佳实施方式包括一风扇接口、一开关元件20及一风扇控制电路50。所述风扇接口包括一底板5和呈直线排列依次固定在所述底板5上的四个针脚1~4，所述底板5固定在主机板上，所述四个针脚1~4与主机板相连。所述开关元件20包括一控制端22和一接地端24，所述控制端22为一薄片状导体，其垂直固定于所述底板5上四个针脚1~4的右侧，其上部朝所述四个针脚1~4方向延伸一段距离后又斜向上并向所述接地端24方向弯折；所述接地端24为一直片状导体，其垂直固定于所述底板5上所述控制端22的右侧。
所述风扇控制电路50包括一上拉电阻R、一电子开关Q1、一积分电路、一运算放大器U、一电流控制器Q2、一第一输出端M1及一第二输出端M2。所述控制端22通过所述上拉电阻R与一第一电源VCC相连。所述电子开关Q1包括第一、第二和第三端，其第一端连接在所述上拉电阻R与所述控制端22之间；第二端与一产生脉冲宽度调制控制信号PWM的输入输出控制芯片相连，第三端通过一电阻R6与一5V电源连接，并通过所述积分电路接地。所述积分电路包括一积分电阻R1及一积分电容C1。所述运算放大器U包括一同向输入端、一反向输入端及一输出端，其同向输入端通过一电阻R2接地，反向输入端连接于所述积分电阻R1和所述积分电容C1之间。所述电流控制器Q2包括第一、第二和第三端，其第一端通过一电阻R4与所述运算放大器U的输出端相连，第二端与一12V电源相连，并通过一电阻R8与第一端相连，第三端通过一电阻R3与所述运算放大器U的同向输入端相连，第三端还通过一电容C2与地相连，并与所述第二输出端M2相连；所述第一输出端M1通过一电阻R5与所述输入输出控制芯片相连。
在本较佳实施方式中，所述电子开关Q1为一N沟道MOS场效应管，其第一、第二和第三端分别为栅极、源极和漏极；所述电流控制器Q2为一PNP三极管，其第一、第二和第三端分别为基极、发射极和集电极；所述输入输出控制芯片的输出端通过一电阻R7连接了一5V电源以提高电压准位，若所述输入输出控制芯片提供的脉冲宽度调制控制信号PWM已符合电压要求，可以将所述电阻R7及所述5V电源省略。若电路自身的性能较好或为了进一步节省成本，可将所述电阻R6、R8及所述滤波电容C2省略。
本发明电脑风扇控制装置的工作原理如下：开机前，当一4pin风扇连接器6***所述风扇接口的四个针脚1~4时，4pin风扇连接器6将挤压所述控制端22的上部使所述控制端22与所述接地端24抵靠，所述开关元件20闭合并输出一低电平的侦测信号，使所述电子开关Q1保持截止。开机后，随着中央处理器温度变化，所述输入输出控制芯片会经第一输出端M1直接发送相对应的脉冲宽度调制控制信号PWM给所述风扇接口的第四针脚4，并自动改变脉冲宽度调制控制信号PWM的占空比，以此改变风扇的转速，实现智能风扇功能。由于4 Pin风扇内部已经集成脉冲宽度调制信号控制线路，这里不再赘述。
开机前，如果是3pin风扇连接器(图未示)***所述风扇接口的三个针脚1~3时，由于所述3pin风扇连接器比所述4pin风扇连接器6少一槽孔，故所述3pin风扇连接器不会接触到所述控制端22，所述控制端22与所述接地端24保持断开状态，所述开关元件20输出一高电平的侦测信号，使所述电子开关Q1导通，所述脉冲宽度调制控制信号PWM通过所述电子开关Q1，再经过所述积分电路将离散的数字信号转换为连续的线性平滑的模拟信号，然后再由所述运算放大器U将信号放大，经所述电阻R4转换为所述电流控制器Q2基极电流，通过电流的变化，改变电流控制器Q2的静态工作点，从而控制集电极的输出电压，以此改变3Pin风扇的转速，实现智能风扇功能。
请参考图3，本发明电脑风扇控制装置的开关元件的另一种实施方式，在所述底板5上四个针脚1~4的右侧设有一开关元件30，所述开关元件30包括一控制端32和一接地端34，所述控制端32为一薄片状导体，其固定在所述底板5上，并朝向所述四个针脚1~4依次向上弯曲形成一倒“V”形凸部后又倾斜向上形成一自由端；所述接地端34为一片状导体，其固定于所述底板5上所述控制端32自由端的下方，并与所述底板5平行。所述控制端32通过所述上拉电阻R与所述电源VCC相连，所述接地端34接地。所述电脑风扇控制装置也是根据风扇连接器能否挤压所述控制端32使其与所述接地端34接触来侦测风扇的类型，当所述风扇接口接入所述4pin风扇连接器6时，所述4pin风扇连接器6使所述控制端32与所述接地端34连通，所述开关元件30闭合并输出一低电平的侦测信号，使所述电子开关Q1保持截止，所述脉冲宽度调制控制信号PWM经所述第一输出端M1输出以控制4pin风扇的电压大小，从而控制4pin风扇的转速；当所述风扇接口接入所述3pin风扇连接器时，所述3pin风扇连接器不能抵压所述控制端32的自由端，所述开关元件30保持断开状态，所述开关元件30输出一高电平的侦测信号，使所述电子开关Q1导通，所述脉冲宽度调制控制信号PWM通过所述电子开关Q1并经所述积分电路数模转换后，再经由所述运算放大器U将信号放大并通过所述电流控制器Q2以控制从所述第二输出端M2输出的电压大小，从而控制3pin风扇的转速。

Claims (10)

1.一种电脑风扇控制装置，包括一风扇接口、一开关元件及一风扇控制电路，所述风扇控制电路包括一电子开关、一积分电路、一运算放大器、一电流控制器、一第一输出端及一第二输出端，所述第一输出端与一输入输出控制芯片相连，所述第二输出端与所述电流控制器相连，所述电子开关的第一端与所述开关元件相连，第二端与所述输入输出控制芯片相连，第三端与所述积分电路相连，当所述风扇接口接入一4pin风扇连接器时，所述4pin风扇连接器使所述开关元件闭合，所述电子开关截止，所述输入输出控制芯片输出的脉冲宽度调制控制信号经所述第一输出端输出以控制4pin风扇的电压大小，从而控制4pin风扇的转速；当所述风扇接口接入一3pin风扇连接器时，所述开关元件断开，所述电子开关导通，所述脉冲宽度调制控制信号通过所述电子开关经所述积分电路数模转换，再经由所述运算放大器放大后通过所述电流控制器控制从所述第二输出端输出的电压大小，从而控制3pin风扇的转速。
2.如权利要求1所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述开关元件固定于所述风扇接口的针脚的一侧，其包括一薄片状的控制端及一直片状的接地端，所述控制端的上部朝所述针脚方向延伸一段距离后又斜向上向所述接地端方向弯折。
3.如权利要求1所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述开关元件固定于所述风扇接口的针脚的一侧，其包括一薄片状的控制端及一片状的接地端，所述控制端朝向所述针脚弯折形成一倒“V”形凸部后又倾斜向上弯折形成一自由端；所述接地端固定于所述控制端的自由端的下方。
4.如权利要求1所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述开关元件包括一控制端及一接地端，所述控制端与所述电子开关的第一端相连，所述控制端与电子开关的第一端之间的节点通过一上拉电阻与一第一电源相连。
5.如权利要求1所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述运算放大器包括一同向输入端、一反向输入端及一输出端，所述积分电路包括一积分电阻及一积分电容，所述运算放大器的同向输入端通过一第一电阻接地，反向输入端连接于所述积分电阻和积分电容之间，所述积分电阻与所述电子开关的第三端相连；所述电流控制器包括第一、第二和第三端，其第一端与所述运算放大器的输出端连接，第二端与一第二电源连接，第三端与所述第二输出端相连并通过一第二电阻与所述运算放大器的同向输入端连接。
6.如权利要求5所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述积分电阻与所述电子开关的第三端之间的节点通过一第三电阻连接一第三电源。
7.如权利要求5所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述电流控制器为一PNP型三极管，其第一端、第二端及第三端分别为基极、发射极及集电极。
8.如权利要求5所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述电流控制器的第一端与第二端之间还串接一第四电阻，其第三端还通过一电容接地。
9.如权利要求1所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述电子开关为一N沟道MOS场效应管，其第一、第二和第三端分别为栅极、源极和漏极。
10.如权利要求1所述的电脑风扇控制装置，其特征在于：所述电子开关的第二端还通过一电阻连接一电源，并通过另一电阻与所述第一输出端相连。
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