TWI396796B - 風扇偵測裝置與方法 - Google Patents

Description

風扇偵測裝置與方法

本發明係為一種硬體控制電路，特別是關於一種風扇偵測裝置與方法。

電子產品的散熱設計，多是利用風扇來引導氣流並進行散熱。一般小型設備的風扇裝置分別二種類型，第一種為3pin(腳位)的風扇，是利用直流電壓來改變其風扇的轉速；另一種為4pin(腳位)的風扇，又分內建上升電阻與沒有上升電阻，4pin風扇控制則是利用PWM訊號改變其風扇的轉速。

習知偵測風扇類型的技術，例如：美國專利第US20090169188號專利「風扇裝置偵測的方法」，其運用軟體與硬體來偵測風扇類型並控制風扇的轉速。其動作原理為：判斷風扇電壓，以產生控制訊號並傳送至PWM產生器與直流調整器，並且偵測風扇轉速，偵測風扇是否會依照PWM產生器 的訊號改變而改變轉速。中國專利第CN2864764號「風扇驅動控制裝置」，其運用風扇上的識別碼來偵測風扇的類型。其動作原理為：由風扇類型識別模組送出協定資料，風扇接收後並回傳識別碼至驅動信號設定模組並告知風扇的類型。在判斷風扇類型上，由於類型識別模組是傳送協定資料至風扇，所以在風扇端必需額外花費去內建具有此傳輸協定資料能力的控制器。美國專利第US7313466號「風扇偵測類型的方法與裝置」，其運用軟體的方式來偵測風扇的類型。其動作原理為：利用軟體來控制PWM的訊號，藉由調整PWM訊號來確認風扇轉速的改變，而只有4pin風扇的轉速是依據PWM訊號來改變。

為了能有效偵測風扇類型並控制風扇的轉速，本發明之一實施例提供一種風扇偵測裝置，連接於具有輸入電壓端之風扇，包含：偵測器與電壓控制器。偵測器用以偵測輸入電壓端之控制電壓，比較控制電壓與參考電壓而產生比較訊號。電壓控制器連接於偵測器，接收調變訊號、固定電壓與比較訊號，當控制電壓小於參考電壓，轉換調變訊號為可變電壓並輸出至風扇之輸入電壓端；當控制電壓大於參考電壓，輸出固定電壓至風扇之輸入電壓端。

本發明又提供一種風扇偵測的方法，包含：偵測風扇之控制電壓；比較控制電壓與參考電壓。當控制電壓小於參考電壓時，轉換調變訊號為可變電壓並輸出至風扇之輸入電壓端；當控制電壓大於參考電壓時，輸出固定電壓至風扇之輸入電壓端。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明實施例之風扇偵測裝置，利用硬體的方式來判斷風扇類型，利用硬體的好處為省下額外提供的軟體控制器並降低系統的負載，例如：以電腦風扇系統來說，電腦開機時，是由基本輸入輸出系統(Basic Input Output System，簡稱BIOS)來控制電腦的輸出入裝置，BIOS必需負擔大量時間去判斷風扇的類型，如果可以直接由硬體來判斷風扇的類別，可以降低BIOS的負擔。

請參考第1圖，其為本發明實施例之風扇偵測裝置之方塊圖，風扇偵測裝置100包含：電壓控制器110、緩衝器111與偵測器112。各元件之連接關係與功能說明如下：偵測器112用以偵測PWM控制腳位之電壓(以下稱為控制電壓)並與參考電壓比較，以產生比較訊號。電壓控制器110用以接收PWM訊號(以下稱為調變訊號)、固定電壓VDC與比較訊號，當控制電壓小於參考電壓時，轉換調變訊號為可變電壓並輸出至風扇之輸入電壓端(第二接腳)；當控制電壓大於參考電壓時，輸出固定電壓VDC至風扇之輸入電壓端(第二接腳)。緩衝器111則用以緩衝調變訊號。其中，參考電壓係介於0.3~0.1伏特之間，其中，一實施例為0.15V。

其中，連接器114有四個接腳，分別為：第一接腳115為接地端，第二接腳116為輸入電壓端，第三接腳117為轉速訊號輸出端，第四接腳118為PWN控制訊號端。其中，第四接腳的控制電壓，且第三接腳117的訊號為轉速訊號輸出，直接傳輸到風扇控制晶片端(未劃出)。風扇偵測裝置100利用偵測器112偵測第四接腳118之控制電壓，並將控制電壓與參考電壓比較，以產生比較訊號去判斷風扇的類型為3pin或4pin風扇。3pin風扇的接腳包含：第一接腳為接地端、第二接腳為輸入電壓端與第三接腳為轉速訊號輸出端。4pin風扇的接腳包含：第一接腳為接地端、第二接腳為輸入電壓端、第三接腳為轉速訊號輸出端與第四接腳為PWN控制訊號端。

因此，當3pin風扇接上連接器114時，因3pin風扇沒有第四接腳，於是，連接器114上的第四接腳115將浮接而使得控制電壓為低電位(接近零電位)，其小於參考電壓。於是，風扇偵測裝置100將可經由比較訊號的結果判斷風扇為3pin風扇，此時，電壓控制器110將轉換調變訊號為可變電壓(Variable direct voltage)，並藉由連接器114上的第二接腳116輸出至風扇之輸入電壓端以控制風扇之轉速。當4pin風扇接上連接器114時，連接器114上的第四接腳118將與風扇的第四接腳連接而使得控制電壓為高電位，其將大於參考電壓。於是，風扇偵測裝置100將可判斷風扇為4pin風扇，此時，電壓控制器110將藉由連接器114上的第二接腳116輸出固定電壓(VDC)至風扇之輸入電壓端，且緩衝器111緩衝調變訊號後經由第四接腳輸出一PWN控制訊號至風扇以控制風扇之轉速。

以下，將分別列舉兩個電壓控制器110的實施例。

接著，請參考第2圖，其為本發明之電壓控制器110之一實施例。其中，電壓控制器110包含：積分器121與選擇器122。積分器121用以接收調變訊號並積分為可變電壓。選擇器122用以接收固定電壓VDC、可變電壓與比較訊號，當控制電壓小於參考電壓時，輸出可變電壓至風扇之輸入電壓端(第二接腳)，當控制電壓大於參考電壓時，輸出固定電壓VDC至風扇之輸入電壓端(第二接腳)。其中，積分器121係選自：RC積分器、OPA積分器；選擇器122係為類比切換裝置。

接著，請參考第3圖，其為本發明之電壓控制器110之另一實施例。電壓控制器110包含：積分器121與選擇器122。選擇器122用以接收固定電壓VDC與調變訊號，當控制電壓小於參考電壓時，輸出調變訊號，當控制電壓大於參考電壓時，輸出固定電壓VDC。亦即，藉由選擇器122的選擇而決定輸出為調變訊號或者固定電壓VDC。積分器121連接選擇器122與風扇之輸入電壓端(第二接腳)，當接收到調變訊號後，即積分調變訊號為可變電壓。

接著，請參考第4圖，其為本發明實施例之風扇偵測之方法流程圖，包含以下步驟：步驟S110：偵測風扇之控制電壓。

步驟S120：比較控制電壓與參考電壓。參考電壓係介於0.3~0.1伏特，其中，一實施例為0.15V。

步驟S130：當控制電壓小於參考電壓時，轉換調變訊號為可變電壓並輸出至風扇之輸入電壓端，當控制電壓大於參考電壓時，輸出固定電壓至風扇之輸入電壓端。

其中，轉換調變訊號為可變電壓之步驟係為將調變訊號積分為可變電壓。

雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．風扇偵測裝置

110．．．電壓控制器

111．．．緩衝器

112．．．偵測器

114．．．連接器

115．．．第一接腳

116．．．第二接腳

117．．．第三接腳

118．．．第四接腳

121．．．積分器

122．．．選擇器

第1圖係為本發明實施例之風扇偵測裝置方塊圖；

第2圖係為本發明之電壓控制器之一實施例；

第3圖係為本發明之電壓控制器之另一實施例；及

第4圖係為本發明實施例之風扇偵測的方法流程圖。

100．．．風扇偵測裝置

110．．．電壓控制器

111．．．緩衝器

112．．．偵測器

114．．．連接器

115．．．第一接腳

116．．．第二接腳

117．．．第三接腳

118．．．第四接腳

Claims (21)

1. 一種風扇偵測裝置，連接具有一輸入電壓端之一風扇，包含：一偵測器，用以偵測該輸入電壓端之一控制電壓，比較該控制電壓與一參考電壓而產生一比較訊號；及一電壓控制器，接收一調變訊號、一固定電壓與該比較訊號，當該控制電壓小於該參考電壓，轉換該調變訊號為一可變電壓並輸出至該風扇之該輸入電壓端，當該控制電壓大於該參考電壓，輸出該固定電壓至該風扇之該輸入電壓端。
2. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中當該風扇為一三腳位風扇時，該控制電壓小於該參考電壓。
3. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中當該風扇為一四腳位風扇時，該控制電壓大於該參考電壓。
4. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中該控制電壓為該輸入電壓端的一PWM控制腳位之電壓。
5. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中該調變訊號為一PWM訊號。
6. 如請求項1之風扇偵測裝置，更包含：一緩衝器，連接於該偵測器，用以緩衝該輸入訊號。
7. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中該電壓控制器包含：一積分器，用以接收該輸入訊號並積分為該可變電壓；及一選擇器，用以接收該固定電壓、該可變電壓與該比較訊號，當該控制電壓小於該參考電壓，輸出該可變電壓至該風扇之該輸入電壓端，當該控制電壓大於該參考電壓，輸出該固定電壓至該風扇之該輸入電壓端。
8. 如請求項7之風扇偵測裝置，其中該積分器係選自：一RC積分器、一OPA積分器。
9. 如請求項7之風扇偵測裝置，其中該選擇器係為一類比切換裝置。
10. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中電壓控制器更包含：一選擇器，用以接收該固定電壓與該輸入訊號，當該控制電壓小於該參考電壓，輸出該輸入訊號，當該控制電壓大於該參考電壓，輸出該固定電壓至該風扇之該輸入電壓端；及一積分器，連接該選擇器與該風扇，用以接收並積分該輸入訊號為該可變電壓並輸出至該風扇之該輸入電壓端。
11. 如請求項10之風扇偵測裝置，其中該積分器係選自：一RC積分器、一OPA積分器。
12. 如請求項10之風扇偵測裝置，其中該選擇器係為一類比切換裝置。
13. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中該參考電壓係介於0.3~0.1伏特。
14. 如請求項1之風扇偵測裝置，其中該偵測器係為一比較器。
15. 一種風扇偵測的方法，包含：偵測該風扇之一輸入電壓端的一控制電壓；比較該控制電壓與一參考電壓；及當該控制電壓小於該參考電壓時，轉換一調變訊號為一可變電壓並輸出至該風扇之一輸入電壓端，當該控制電壓大於該參考電壓時，輸出一固定電壓至該風扇之該輸入電壓端。
16. 如請求項15之風扇偵測的方法，其中該參考電壓係介於0.3~0.1伏特。
17. 如請求項15之風扇偵測的方法，其中轉換該調變訊號為該可變電壓之步驟，該調變訊號為一PWN訊號，該PWN訊號被積分為該可變電壓。
18. 如請求項15之風扇偵測的方法，其中當該風扇為一三腳位風扇時，該控制電壓小於該參考電壓。
19. 如請求項15之風扇偵測的方法，其中當該風扇為一四腳位風扇時，該控制電壓大於該參考電壓。
20. 如請求項15之風扇偵測的方法，其中該控制電壓之電壓係為該輸入電壓端的一PWM控制腳位之電壓。
21. 如請求項15之風扇偵測的方法，其中該調變訊號係為一PWM訊號。